Фамилия Люлеева — редкий случай в русском ономастиконе: её основа неочевидна, а суффикс -ев указывает на патронимическое происхождение (от имени или прозвища отца). Модель образования простая: к основе Люлей прибавили суффикс принадлежности -ев, а затем — окончание -а, типичное для женского варианта фамилии. Мужской вариант — Люлеев.

Самая вероятная версия связывает основу с диалектным словом «люля». В южнорусских и украинских говорах так называли разболтанную кашу или жидкое кушанье, а в переносном смысле — вялого, нерасторопного человека. Прозвище Люля мог получить либо тот, кто любил жидкую еду, либо медлительный, «размазня». В пользу этой версии — множество аналогичных фамилий от прозвищ по характеру или привычкам (Кисляев, Сопляев).

Вторая версия — от тюркского «люля» (трубка, чубук) или от арабского имени Люля (вариант Лейлы), но это менее вероятно: такие заимствования редко давали патронимы на -ев в русской среде. Географически фамилия встречается в основном в центральных и южных областях России, что подтверждает связь с диалектной лексикой.

Фамилия Люлеева — недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская, образованная в XVII–XVIII веках, когда прозвища активно превращались в наследственные фамилии. Сегодня она редка: по открытым данным, в России насчитывается не более нескольких сотен носителей, преимущественно в Волгоградской и Ростовской областях.