Фамилия Хваляева образована от прозвища или мирского имени Хваляй. В основе этого имени лежит глагол «хвалить» или существительное «хвала». В древнерусской антропонимии имена, связанные с похвалой и славой, были нередки: Хвалимир, Хвалислав, Хвален. Прозвище Хваляй мог получить человек хвастливый, любящий себя похвалить, но не обязательно с негативным оттенком — иногда так называли того, кого действительно было за что хвалить, или даже ребёнка, родившегося в праздник, связанный с прославлением.

Фамилия закрепилась в женской форме — Хваляева. Мужской вариант — Хваляев. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «сын Хваляя». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от основ на -й (Хваляй → Хваляев). Встречаются и однокоренные фамилии: Хвалов, Хвалин, Хвальков, а также Хвалюк и Хвалько, которые чаще распространены в украинской и белорусской традиции.

Географически фамилия Хваляева редкая. Основные очаги её бытования — центральные области России, в частности Тверская и Смоленская губернии, а также Поволжье. Встречается она и в донских казачьих списках, что может указывать на переселение носителей фамилии в южные регионы. Поскольку фамилия не принадлежит к числу дворянских, её носители, скорее всего, происходили из крестьян или мещан.

В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» модель с суффиксом -яй (-ай) описывается как характерная для северных и центральных говоров. Имя Хваляй, вероятно, давалось в крестьянской среде как внутрисемейное, нецерковное. Церковное имя у человека могло быть другим, а в документах он проходил как Хваляй — так и закрепилось в фамилии.

Сравнение с фамилией Хвалько или Хвалюк показывает разницу в суффиксах: -ко и -юк типичны для украинской ономастики, а -яй — для русской. Поэтому Хваляева — фамилия именно русского происхождения, без западнославянских или тюркских примесей.