Фамилия Левоев — редкий случай, когда основа не вызывает споров, а суффикс заставляет задуматься. В отличие от большинства русских фамилий на -ов/-ев, образованных от полных или уменьшительных имён, здесь мы видим нестандартную модель. Основа «Лев» — это либо церковное имя Лев (греч. Leon — «лев»), либо прозвище по храбрости или внешности. Но суффикс -оев вместо ожидаемого -ов (ср. Львов, Левов) — явный признак невеликорусского происхождения.

Такое окончание характерно для фамилий, сформировавшихся на Кавказе, в Закавказье или у народов Поволжья под влиянием местных языковых традиций. В осетинском, ингушском, чеченском или грузинском языках фамилии нередко заканчиваются на -ев, -оев, -швили, -дзе. Левоев — типичный пример русификации нерусской фамилии: к основе добавили русский суффикс, но сохранили «восточное» звучание. Скорее всего, предки носителя фамилии жили на Северном Кавказе или в Закавказье, а саму фамилию зафиксировали в документах XIX века, когда имперская администрация массово приписывала русские окончания местным фамилиям.

Вторая, менее вероятная версия — что фамилия образована от прозвища Левое (с ударением на последний слог), означавшего «левша» или «кривой, косой». Но тогда ожидалась бы форма Левоев, а не Левоев. Кроме того, в северных и сибирских говорах «левой» могло означать «незаконный» или «обходной», но следов такой фамилии в переписях Русского Севера нет.

Географически фамилия встречается в основном среди осетин и ингушей, реже — у чеченцев. В осетинском языке есть распространённая фамилия Левоева (женская форма), а мужской вариант Левоев часто фиксируется в Северной Осетии. Таким образом, корень фамилии — имя Лев, но носители её — не потомки русского Льва, а люди, чьи предки приняли православие и получили фамилию по крестильному имени, адаптированному к местной фонетике.