Фамилия Лангаева образована от мужского имени или прозвища Лангай, а тот в свою очередь — от тюркского слова «лангай» или «ланг». В ряде тюркских языков, например в казахском и татарском, «ланг» означает «хромой», «колченогий». Прозвища, указывающие на физический недостаток, были широко распространены в русской среде, особенно в регионах, где русские и тюркские народы жили по соседству: в Поволжье, на Урале, в Сибири. Такой человек мог получить прозвище Лангай, а его потомки — фамилию Лангаевы.

Суффикс -ев указывает на модель образования от основы на -ай: Лангай → Лангаев. Это типичная русская патронимическая модель, означающая «сын Лангая». Фамилия не слишком распространена, её можно встретить в основном в тех же регионах, где тюркские заимствования в прозвищах были обычным делом. Встречаются и варианты написания с одной «г» — Лангаев, но форма Лангаева — это женский вариант, который в быту часто закрепляется за всей семьей.

Есть и менее вероятная, но возможная версия: связь с диалектным русским словом «ланга» — так в некоторых говорах называли болотистую низину, сырое место. Тогда прозвище Лангай мог получить человек, живший у такого болота. Однако тюркская этимология выглядит убедительнее из-за звучания и типичной для таких заимствований словообразовательной модели.