Фамилия Курнаев образована от прозвища Курнай. В основе лежит украинское слово «курнiй», то есть «пыльный» или «дымящий». Прозвище могли дать человеку, который работал в пыльных условиях — например, на мельнице или при обжиге извести, — либо тому, кто постоянно ходил в пыльной или дымной одежде. Однако у этой фамилии есть и другая, диалектная ветвь толкования.

В южнорусских говорах «курнай» могло означать «курносый» — человека с приплюснутым носом. Версия с украинским «курній» выглядит правдоподобнее, потому что суффикс -ай в прозвищах типичен для украинской модели словообразования (сравните «довгай» — долговязый, «шолудай» — шелудивый). Русская фамилия Курнаев, таким образом, скорее всего, имеет украинские корни и закрепилась в тех регионах, где смешивались украинское и русское население — на Слобожанщине, в Курской и Воронежской губерниях.

Фамилия построена по стандартной для русской ономастики модели: к прозвищу Курнай добавили патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Курнаев). Окончание -ев, а не -ов, объясняется тем, что основа прозвища заканчивается на мягкий согласный [й]. Так же образованы фамилии Бородаев, Коптеев, Лаптев.

Встречаются однокоренные фамилии: Курнаков (от «курнак» — коротышка или пыльный человек), Курнин, Курнавин. Все они восходят к одному смысловому гнезду, связанному с пылью, дымом или курносостью. Различия в суффиксах указывают на разные регионы и диалекты, где фамилия закрепилась независимо друг от друга.