Фамилия Михляева хранит память о прозвище дальнего предка, и расшифровать её можно двумя путями. Наиболее вероятная версия связывает основу фамилии с диалектным словом «михлюй», которое в тверских говорах означало ротозея, разиню, человека рассеянного и медлительного. Прозвище Михляй, образованное от этого слова, закреплялось за тем, кто постоянно зевал по сторонам или делал всё неспешно, и уже от него пошла фамилия.

Вторая версия, менее правдоподобная, но имеющая право на существование, возводит основу к крестильному имени Михаил. В переводе с древнееврейского оно означает «благонравный» и было одним из самых распространённых имён на Руси. От него образовалось множество уменьшительных форм: Миха, Михал, Михалко, Миша, Михайло, Михаля, Михля. В этом случае прозвище Михляй могло быть просторечной формой имени, а фамилия указывала бы на родство с человеком по имени Михаил.

Словообразовательная модель здесь простая и типичная для русских фамилий: к основе Михляй добавили суффикс принадлежности -ев, получив форму «Михляев», то есть «сын Михляя». Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что в основе лежало слово, оканчивающееся на мягкий согласный или й, что как раз соответствует прозвищу Михляй.

Если принять диалектную версию, то фамилия Михляева оказывается в одном ряду с «характерологическими» прозвищами, которые давали по чертам поведения. Родоначальник фамилии, судя по всему, был человеком с заметной особенностью — незлобивой, но вызывавшей улыбку у окружающих. Потомки же, получив фамилию, со временем утратили связь с первоначальным смыслом прозвища, но сохранили его в семейном имени как напоминание о конкретном человеке из далёкого прошлого.