Фамилия Хаялеев образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей — от прозвища или имени с помощью суффикса -ев, который крепится к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или «й». В данном случае основа — Хаялей. Это тюркское по происхождению имя или прозвище, и фамилия Хаялеев почти наверняка несёт в себе восточный, скорее всего татарский или башкирский, след.

Корень «хаял» хорошо знаком в тюркских языках. В татарском и башкирском «хаял» (хыял) означает «мечта», «воображение», «фантазия». В узбекском и казахском «хаял» — «мечта», «грёза». Соответственно, Хаялей — это «мечтатель», «фантазёр». Прозвище могли дать человеку задумчивому, склонному к размышлениям или, напротив, тому, кто любил рассказывать небылицы. Вторая версия, менее поэтичная, но тоже вероятная: «хаял» в некоторых диалектах связано с понятием «стыд», «скромность». Тогда Хаялей — «скромный», «стеснительный».

Модель образования фамилии типична для русских фамилий тюркского происхождения, которые массово вошли в русский обиход в XVI–XIX веках. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «чей?» — Хаялеев, то есть сын или потомок Хаялея. Такие фамилии нередко встречаются у крещёных татар, мишарей, башкир, а также у русских, в родословной которых был тюркский предок.

Географически фамилия Хаялеев редкая. В открытых данных переписей она фиксируется в основном в Поволжье — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области, а также в Челябинской области. Это подтверждает её тюркские корни и связь с регионами, где исторически жили татары и башкиры. Встречаемость фамилии невысокая, что говорит о том, что род мог быть немногочисленным или фамилия не получила широкого распространения за пределами одной местности.

Ударение в фамилии, скорее всего, падает на второй слог: Хая́леев. В разговорной речи возможен вариант с ударением на последний слог — Хаялее́в, но литературная норма для фамилий на -ев обычно тяготеет к ударению на основу. Спорных версий о происхождении немного: не стоит связывать фамилию с арабским «халиль» (друг) или еврейским «Хаим» — это разные корни и разные языковые группы. Самая правдоподобная гипотеза — именно от тюркского «хаял» (мечта).