Фамилия Муркаев образована от прозвища или неканонического имени Муркай. Её основа — тюркское слово «мур» или «мура», которое в разных языках имеет схожие значения: «горе», «печаль» или «упрямство». В татарском и башкирском языках слово «мур» также может означать «кот» или «кошка», но вряд ли это прямое значение легло в основу фамилии — скорее, это звуковое совпадение.

Более вероятно, что имя Муркай происходит от древнетюркского «мур» — «горестный», «печальный». Такое имя могли дать ребёнку в качестве оберега: считалось, что имя с негативным значением отведёт от него настоящие несчастья. Вторая версия связывает основу с арабским «мур» (мирра) — «горький», что тоже могло использоваться как охранительное имя.

Фамилия образована по русской модели с суффиксом -ев, который присоединялся к основам на мягкий согласный или -й. В данном случае Муркай дал Муркаев — «сын Муркая». Это характерно для фамилий, возникших в зонах активного русско-тюркского контакта: в Поволжье, Приуралье, на юге Урала.

Суффикс -кай в основе — типичный тюркский уменьшительно-ласкательный аффикс, часто встречающийся в личных именах (сравните: Айдаркай, Темиркай). То есть Муркай — это «маленький Мур» или «Мур, которого мы любим». Со временем это прозвище закрепилось как фамильное.

Географически фамилия Муркаев чаще всего встречается среди башкир, татар и чувашей, а также у русских, живущих в соседстве с ними. Предки современных Муркаевых, скорее всего, были крестьянами или мелкими служилыми людьми, получившими фамилию после отмены крепостного права или при переписях населения в XVIII–XIX веках.

В отличие от более распространённых фамилий на -ов, Муркаев сохраняет редкий корень, что делает её ценной для историков языка: она фиксирует забытое ныне имя или прозвище, бытовавшее в тюркской среде несколько веков назад.