Фамилия Мудряев образована от прозвища или нецерковного имени Мудряй. Основа здесь — прилагательное «мудрый» в значении «разумный, рассудительный, знающий». Суффикс -яй в русских прозвищах часто придавал слову оттенок свойства или склонности: Мудряй — это человек, которого окружающие воспринимали как мудреца, либо иронично — как того, кто любит казаться слишком умным. Такая модель словообразования (основа прилагательного + -яй) встречается в древнерусских именах и прозвищах: Добряй, Худяй, Кисляй, Косой. Мудряй — один из вариантов, закрепившийся в фамилии.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Мудряев буквально означает «сын Мудряя». Фамилия относится к типичной патронимической модели, самой распространённой в русской ономастике. В отличие от фамилий на -ов, которые образуются от основ на твёрдый согласный (Мудров — от Мудрый), здесь основа заканчивается на -яй, поэтому закономерно появляется -ев.

Географически фамилия редкая. Основные очаги бытования — центральные и северные регионы России, особенно Вологодская и Архангельская области, где сохранились архаичные прозвищные формы. Встречается также в Поволжье, но единично. В дореволюционных переписях Мудряевы фиксировались в основном среди крестьян и мещан. Дворянских родов с этой фамилией не известно — она оставалась в низших сословиях, что типично для прозвищ, не связанных с церковными именами.

Спорных версий происхождения немного. Иногда основу пытаются связать с тюркским корнем «мудр» (например, «мудра» — «знание» в некоторых тюркских языках), но это маловероятно: суффикс -яй — чисто славянский, и фамилия уверенно ложится в русскую словообразовательную модель. Однокоренные фамилии — Мудров, Мудрецов, Мудряков — имеют ту же смысловую основу, но разные суффиксы. Мудряев среди них выделяется именно архаичным -яй, что может указывать на более раннее возникновение прозвища, ещё до массового закрепления фамилий в XVII–XVIII веках.