Фамилия Луняева — женская форма фамилии Луняев, которая образовалась от прозвища или нецерковного имени Луняй. В её основе лежит слово «лунь» — хищная птица из семейства ястребиных, известная своим светлым, почти белым оперением у самцов. Прозвище Лунь на Руси могли дать человеку за седые, белые волосы или за спокойный, плавный характер — птица лунь летает не спеша, низко над землёй, высматривая добычу.

Суффикс -яй в прозвище Луняй — редкий и выразительный. Он встречается в русских именованиях, образованных от названий животных (Гусяй, Сомяй) или от глагольных основ (Лентяй, Слюняй). В данном случае -яй придаёт основе «лунь» оттенок ласкательности или бытовой характерности: Луняй — это «тот, кто похож на луня». Фамилия на -ев, а не на -ов, возникла потому, что основа Луняй заканчивается на мягкий согласный.

Географически фамилия Луняев (и Луняева) тяготеет к центральным и поволжским регионам России, особенно к бывшим владениям Казанского и Нижегородского княжеств. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках носители фамилии фиксируются в Арзамасском, Алатырском и Симбирском уездах. Это указывает на то, что предки современных Луняевых — скорее всего, государственные или помещичьи крестьяне, реже — однодворцы.

В отличие от более распространённой фамилии Лунин (от луня, но с суффиксом -ин), Луняев сохранил более архаичную и диалектную форму прозвища. В некоторых говорах «луняй» могло означать не только птицу, но и вялого, безынициативного человека — от глагола «лунять» (медлить, зевать). Однако основная версия — птичья — остаётся главной, так как прозвища по внешнему сходству с животными и птицами были в русской антропонимии массовым явлением.