Фамилия Легеев образована от личного именования Легей, и её происхождение, скорее всего, связано с польским или украинским языком. Наиболее вероятная версия отсылает к польскому глаголу legać — «ложиться», «падать». Такое прозвище мог получить человек, который из-за болезни или несчастного случая с трудом передвигался или вовсе не мог ходить.

В украинском языке есть два омонимичных слова, которые могли лечь в основу прозвища. Первый глагол — «лигати», означающий «надевать бечевку на рога корове или волу». Эта версия связывает предка Легеевых со скотоводством. Второе значение того же глагола — «есть, пить со вкусом, с жадностью», то есть прозвище мог получить человек с отменным аппетитом. Все три версии (польская и две украинские) выглядят равноправными, но все они указывают на бытовое, «земное» происхождение фамилии.

Менее убедительной выглядит гипотеза, возводящая именование Легей к греческому имени Лигея (от др.-греч. λιγύς — «звонкоголосая»). В русской традиции такое имя почти не встречалось, и связь с ним скорее случайная.

Фамилия оформлена типичным русским патронимическим суффиксом -ев, который указывает на принадлежность: Легеев — сын Легея. В Книге памяти Архангельской области упоминается Легеев Николай Васильевич 1903 года рождения, уроженец Мордовии. Эта запись — одно из немногих документальных свидетельств бытования фамилии, хотя её корни уходят в западнославянскую или украинскую языковую среду.