Фамилия Лорсаев — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Её основа, корень «Лорса-», не встречается в современных русских нарицательных словах, поэтому разбирать этимологию приходится через ономастику соседних народов и старые прозвища.

Скорее всего, фамилия тюркского или кавказского происхождения. В тюркских языках «лорса» или «лорсо» может быть вариантом слова «лырса» (неряха, лохматый) или производным от «лор» (грязь, болото). В таком случае Лорсай — прозвище неопрятного или живущего в сырой местности человека, а фамилия Лорсаев образована по русской модели: к основе Лорса- добавили типичный русский суффикс принадлежности -ев (чей? — Лорсаев). Суффикс -ев, а не -ов, указывает, что основа заканчивалась на мягкий или шипящий звук, что типично для адаптации иноязычных имён.

Вторая, более конкретная версия — связь с чеченским или ингушским именем Лорса (Лорса́). У вайнахских народов это имя имеет значение «светлый», «ясный», «сияющий». В таком случае фамилия Лорсаев — это русифицированная форма отчества: «сын Лорсы». География фамилии это подтверждает: основная масса носителей Лорсаевых сосредоточена в Чечне, Ингушетии и среди выходцев с Северного Кавказа. Вариант написания через «а» (Лорсаев, а не Лорсев) тоже говорит о том, что исходное имя звучало как Лорса, а не Лорс.

Менее вероятна, но допустима версия от калмыцкого «лорсн» (красивый, пригожий). В этом случае фамилия могла возникнуть у калмыков, перешедших на русское фамильное окончание. Однако массовых подтверждений эта гипотеза не имеет.

Сословно фамилия Лорсаев не привязана к дворянству или духовенству — это типичная крестьянская или казачья фамилия, возникшая в среде горских народов после их вхождения в состав Российской империи. Встречается она в основном в южных регионах России и в республиках Северного Кавказа. В дореволюционных метрических книгах её почти нет, что объясняется поздним оформлением фамилий у многих народов региона (конец XIX — начало XX века).