Фамилия Лучева — женская форма, но в русской традиции она не самостоятельна, а образована от мужской фамилии Лучев. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Луч. Модель типична для центральной России: суффикс -ев указывает на принадлежность («чей?» — сын Лучевой, то есть сын Лучевого), что характерно для фамилий, возникших из прозвищ на -ой или -ий. Луч — слово многозначное: это и «световой луч», и «спица в колесе» (в диалектах), и «небольшой клин земли» (в северных говорах). Скорее всего, прозвище дали человеку по внешности — например, худому и прямому, как спица, или, напротив, сияющему, бойкому, «светлому». Реже основой могло стать имя Лука в народной форме Лучка, но тогда фамилия звучала бы как Лучкин или Лукин, а не Лучев.

В ономастике фамилия Лучев нечастая, но встречается в документах XVII–XVIII веков. В Переписной книге Вятки 1678 года упомянут крестьянин Лучка Лучев — здесь прозвище уже превратилось в фамилию. Важно, что форма Лучева могла закрепиться за женщинами в семьях, где мужчина носил фамилию Лучев, а не Лучевой, хотя по правилам русского языка прилагательное «лучевой» даёт фамилию Лучевой. Разнобой в написании (Лучев вместо Лучевой) — обычное дело для эпохи, когда фамилии только оформлялись, и писцы фиксировали их на слух.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку: Вологодская, Архангельская области, а также Вятка. Там слово «луч» в значении «длинная жердь» или «узкая полоса земли» было в ходу. Предки носительницы фамилии могли быть крестьянами, получившими прозвище за занятие — например, за изготовление колёсных спиц (лучей) или за владение узким наделом. Никакой связи с «лучевой болезнью» или физикой здесь нет: корень чисто бытовой, из деревенского обихода.

Искать однокоренные фамилии — Лучков, Лучинин, Лучин — бесполезно: у них своя история, чаще от имени Лука. А вот Лучев стоит особняком, и это делает фамилию редкой и локальной.