Фамилия Логеев — редкий пример, где суффикс -ев скрывает нестандартную основу. В русской модели фамилий на -ов/-ев обычно стоят имена или прозвища на согласный или -а/-я: Иванов, Смирнов, Козлов. Здесь же основа на -ей: Логей. Такая форма наводит на мысль, что перед нами не церковное имя, а прозвище или диалектное слово, которое в именительном падеже звучало как Логей, а в родительном — Логея (откуда и пошло «чей сын?» — Логеев).

Самое прямое объяснение — связь со словом «лог». В русских говорах логом называли неглубокий овраг, ложбину, поросшую травой. Человек мог получить прозвище Логей, если жил у такого оврага или на низком сыром месте. Суффикс -ей в прозвищах встречается нечасто, но известен: ср. Водолей, Злодей, Грамотей. В данном случае он мог придавать оттенок характерности: «тот, кто связан с логом». Альтернатива — усечённая форма от канонического имени Логгин (лат. Longinus, «длинный»), но для этого пришлось бы допустить, что Логей — это народный вариант Логгин, что менее вероятно: обычно такие имена давали формы Логин, Логинов, а не Логеев.

География фамилии подсказывает, что она не случайна. По данным переписей и архивов, Логеевы встречаются в основном в центральных и южных регионах России — там, где овражный рельеф типичен: Курская, Воронежская, Тамбовская области. В тех же краях бытуют фамилии Логов, Логовской, Ложкин — все от того же корня. Но Логеев стоит особняком: суффикс -ей делает её более архаичной и личной, будто прозвище закрепилось за одним конкретным родом, а не разошлось по множеству семей.

Сравнение с однокоренными фамилиями показывает, что Логеев — не описка и не искажение. В документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне Логеевы в однодворческих слободах. Однодворцы — потомки служилых людей по прибору, которые несли сторожевую службу на южных рубежах и часто получали прозвища по месту жительства. Так что предок-Логей мог быть не просто крестьянином, а человеком, которому отвели надел у лога, и это стало его родовым знаком.

Второстепенная, но любопытная версия — отчество от тюркского имени Логей (вариант Лукман или Логман), проникшего через татарскую или башкирскую среду. Но для фамилии, зафиксированной в русских чернозёмных губерниях, эта гипотеза слаба: нет ни диалектных, ни исторических подтверждений массового тюркского влияния именно на эту фамилию в тех краях. Поэтому основная версия — русская, ландшафтная.