Фамилия Лялькаев — редкий пример, где прозвищная основа сохранила яркий, почти диалектный оттенок. В её основе лежит слово «лялька», но не в современном значении «игрушка», а в старом, жившем в ряде русских говоров: так называли младшего ребёнка, любимчика, баловня, а иногда и просто невысокого, щуплого человека. Суффикс «-ка» в основе указывает на ласкательную или уменьшительную форму, а значит, прозвище Лялька мог получить либо самый младший сын в большой семье, либо тот, кого по-домашнему жалели и опекали.

Модель образования — типичная для восточнославянских фамилий: прозвище на -а, -я плюс патронимический суффикс -ев. Форма Лялькаев буквально означает «сын Ляльки». Интересно, что суффикс -ев, а не -ов, указывает на основу, оканчивающуюся на мягкий согласный или шипящий: это особенность именно русского, а не украинского или белорусского словообразования. Если бы фамилия возникла в западных землях, скорее появился бы вариант Ляльченко или Лялькевич.

Встречаемость фамилии крайне невысока. Основной ареал — центральные и восточные области России, особенно Поволжье и Урал. В документах XVII–XVIII веков, например в переписных книгах Казанского уезда, можно найти упоминания крестьян с прозвищем Лялька, но массовой фамилией Лялькаевы так и не стали. Это говорит о том, что исходное прозвище было сугубо внутрисемейным или локальным и не перешло в разряд официальных фамилий для многих родов.

Стоит упомянуть и менее очевидную версию: в некоторых тюркских языках (например, в татарском) есть слово «ләлә» — «тюльпан» или «мак». Теоретически фамилия могла возникнуть на стыке культур, если русские писцы переделали тюркское прозвище Ляля (Ләлә) на свой лад, добавив суффикс -каев. Но эта версия слабее: во-первых, суффикс -каев почти не встречается в русской ономастике при заимствованиях, во-вторых, для тюркских основ типичнее окончание -ев без промежуточного -ка-. Поэтому основная и самая правдоподобная гипотеза — исконно русское прозвище от «лялька» в значении «младшенький».