Фамилия Литяева — женская форма, мужская — Литяев. В её основе, скорее всего, лежит нецерковное имя или прозвище Литяй. Такие имена на -яй (как Дегтяй, Кисляй, Толстяй) в старину были распространены в северных и центральных русских говорах и часто давались по внешней или внутренней характеристике человека. Что могло значить «Литяй»? Самая прямая версия — от глагола «лить»: так могли прозвать литейщика, мастера по отливке металла, или же человека, который «льёт» — много пьёт. Вторая версия — от диалектного слова «литя» (маленький, крошечный, иногда — ребёнок). В таком случае Литяй — это уменьшительно-ласкательное прозвище младшего в семье или невысокого ростом человека.

Словообразовательная модель проста: суффикс -ев присоединился к основе Литяй, образовав фамилию по принципу «чей?» — сын Литяя. Такие патронимические фамилии на -ев/-ов типичны для большинства русских фамилий, сформировавшихся в XV–XVII веках. Интересно, что фамилия Литяев не слишком частая, но имеет чёткий географический след: она встречается в старых документах по Рязанской, Тамбовской и Нижегородской губерниям, что может указывать на зону бытования исходного прозвища.

Однокоренные фамилии — Литягин, Литвинов — не родственны Литяеву. Первая образована от прозвища Литяга (с тем же корнем «лить»), вторая — от этнонима «литвин» (житель Великого княжества Литовского). Спорной версию о связи фамилии с рекой Литя (приток Вятки) можно отбросить: гидронимы редко дают прозвища без промежуточного значения. Так что предки современных Литяевых — скорее всего, ремесленники-литейщики или люди с характерным внешним признаком, закреплённым в прозвище.