Фамилия Крохалева образована от мужского имени Крохаль. Это не церковное, а мирское имя — так в быту называли ребёнка, чтобы подчеркнуть его связь с природой. Прямая основа — слово «крохаль», название птицы семейства утиных, нырковой утки с узким клювом. В древнерусской традиции имена из мира животных (Волк, Соловей, Калина, Крохаль) давали с верой, что природа примет ребёнка как своего и передаст ему качества этого зверя или птицы: ловкость, осторожность, умение добывать пищу.

Есть и другая версия. Слово «крохаль» могли связывать с «кроха» — то есть малый, маленький. В таком случае имя Крохаль мог получить младший сын, последний ребёнок в семье. Эта версия объясняет фамилию не через промысловую птицу, а через порядок рождения, что тоже часто встречалось в русских мирских именах (Меньшой, Последыш, Кроха).

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе Крохаль прибавили суффикс принадлежности -ев (вариант -ов после мягкого согласного). Крохалев — буквально «сын Крохаля». Женская форма Крохалева — это та же фамилия, только в грамматическом роде жены или дочери.

Географически фамилия встречается в основном на севере и северо-востоке европейской части России, где водится крохаль и где мирские имена держались дольше, чем в центральных губерниях. В ономастических справочниках (например, у Б. Унбегауна) фамилии от названий птиц — обычное дело, но крохаль как основа встречается реже, чем утка или гусь, что делает фамилию заметной на фоне более частых «птичьих» фамилий.

Двойная версия происхождения — от птицы или от «крохи» — не противоречит друг другу: оба значения могли сосуществовать в разных семьях и даже в одном роду, если прозвище меняло смысл со временем.