Фамилия Локай — редкий случай, когда прозвище перешло в наследственное имя почти без изменений, без типичных русских суффиксов -ов, -ин или -ский. Это указывает на то, что перед нами, скорее всего, не великорусская фамилия, а фамилия, сформировавшаяся на окраинах государства или среди народов, где модель «голое прозвище» была нормой. В русской традиции так закреплялись фамилии украинского, белорусского или тюркского происхождения, а также фамилии казаков и однодворцев юга России.

Самая прямая версия связывает фамилию с тюркским словом «локай» — названием одного из узбекских родов (локайцы). В XIX веке локайцы жили в основном в Бухарском эмирате, но отдельные группы попадали в оренбургское и уральское казачество. Предок-носитель фамилии мог быть либо выходцем из этого племени, либо получить прозвище «Локай» по внешнему сходству или роду занятий, связанных с этим народом (торговля лошадьми, наёмная служба).

Менее очевидная, но возможная версия — прозвище от глагола «локать» (пить по-собачьи, лакать). В русских говорах «локай» — повелительная форма, которая могла закрепиться за человеком за какой-то привычкой или насмешливым окриком. Однако такие «глагольные» фамилии в чистом виде (без суффикса) встречаются в русском языке редко и обычно имеют польское или украинское происхождение, где слово «локай» могло означать «лакей» (через польское lokaj). В этом случае фамилия указывала бы на профессию предка — слуги, лакея.

Географически фамилия Локай сегодня встречается не только в Средней Азии, но и в России (особенно в Оренбургской области, Башкортостане, Татарстане) и на Украине. Именно эта разбросанность и отсутствие единого ареала подтверждают смешанную природу фамилии: в разных семьях её происхождение может быть разным — от тюркского племенного имени до польско-русского обозначения слуги.