Фамилия Мозгоев — одна из тех, что звучит необычно, но при ближайшем рассмотрении оказывается крепко привязана к русской ономастической традиции. Самый очевидный и правдоподобный путь её происхождения — от прозвища Мозгой. В русских говорах «мозгой» или «мозган» могли называть человека умного, сообразительного, но с оттенком иронии: «себе на уме», хитрована. Иногда так говорили о человеке с крупной головой или, напротив, о том, кто любит поразмышлять, «шевелить мозгами». Прозвище давали не за академические знания, а за житейскую сметку.

Модель образования проста: к основе «Мозго-» прибавили фамильный суффикс -ев. Этот суффикс характерен для фамилий, образованных от основ на мягкий согласный или на -й. В данном случае он присоединился к форме «Мозгой» (с конечным -й), которая в родительном падеже дала бы «Мозгоя», отсюда и «Мозгоев». Если бы прозвище звучало как «Мозг» (с твёрдым окончанием), мы бы получили фамилию Мозгов. «Мозгоев» — более редкий, диалектный вариант, сохранивший древнюю мягкость корня.

Стоит упомянуть, что существует и тюркская версия, связывающая фамилию с именем Мозгой (Мозгой-бий) или словом «моз» (рог, сила). Но для русского уха и для русского словообразования она кажется натянутой: фамилия органично ложится в ряд таких же прозвищных образований, как Умнов, Головин, Лобов. Географически Мозгоевы чаще всего встречаются в южнорусских областях, особенно в казачьих краях — на Дону и Кубани. Это косвенно подтверждает версию о прозвище: именно в этих местах была сильна традиция давать меткие, «уличные» фамилии по характеру или внешности.

По социальному составу носители фамилии в XIX веке — это преимущественно государственные крестьяне и казаки, то есть люди свободные, не крепостные. Дворянских родов Мозгоевых в истории не зафиксировано. Фамилия не стала массовой, осталась достаточно редкой, что только подчёркивает её индивидуальное, «штучное» происхождение: когда-то одного конкретного человека с прозвищем Мозгой назвали по отцу — Мозгоев, и фамилия закрепилась за его потомками.