Фамилия Лейен — редкий пример, когда географическое происхождение почти наверняка перевешивает все остальные версии. Она не вписывается в типичные восточнославянские модели на -ов, -ин или -ский. Её основа — Лейен — указывает на немецкие, голландские или скандинавские корни.

Скорее всего, фамилия восходит к немецкому слову «Lehen» (феод, ленное владение) или к топониму Лейен (Leyen) — так называются несколько населённых пунктов в Германии, а также известный аристократический род фон дер Лейен. В этом случае фамилия указывала на владельца поместья или на выходца из места с таким названием. Возможна и связь с голландским «leien» (вести, направлять) или «leijen» (страдать, терпеть), но это менее вероятно, так как фамилия чаще фиксируется именно в германском ареале.

В России фамилия Лейен — пришлая. Её могли получить потомки немецких колонистов, переселившихся в Поволжье или Причерноморье в XVIII–XIX веках, либо обрусевшие дворяне из остзейских губерний. Встречается она и у потомков обрусевших немцев, где окончание не изменилось, так как в немецком языке суффиксы фамилий не стандартизированы по падежам, как в русском.

С точки зрения словообразования, фамилия не получила славянского суффикса, что говорит о позднем или неповсеместном вхождении в русскую среду. Если бы её адаптировали по русской модели, она звучала бы как Лейенов или Лейенский. Сохранение исходной формы — признак того, что носители долго сохраняли обособленность или фамилия закрепилась в документах уже в неизменном виде.

Однокоренных фамилий в русском языке практически нет, что ещё раз подтверждает её иноязычное происхождение. В Германии, напротив, есть варианты Лайен (Layen), Лейенс (Leiens) и сложносоставная фон дер Лейен. В России же Лейен — штучная фамилия, и её обладатели почти наверняка могут проследить свою родословную до немецких предков, приехавших по приглашению Екатерины II или в ходе более поздних миграций.