Фамилия Наливайка сразу обращает на себя внимание своей глагольной основой и прозрачной внутренней формой. В отличие от большинства русских фамилий на -ов/-ев, она образована не от имени или профессии, а от прозвища, которое было дано по действию. В русских говорах «наливайка» — это не только тот, кто наливает (например, виночерпий или целовальник в кабаке), но и название сосуда для разлива напитков, а также шуточное прозвище любителя выпить. Однако этимология может быть и более конкретной.

В украинском и южнорусском языковом ареале «наливайко» (с ударением на «и») — это человек, который «наливает» в прямом и переносном смысле. Исторически известно прозвище Наливайко, которое носил руководитель казацко-крестьянского восстания конца XVI века Северин Наливайко. Его фамилия, скорее всего, произошла от глагола «наливать» и могла означать либо профессию (виночерпий, шинкарь), либо насмешливое прозвище за привычку наливать себе лишнего. Фамилия Наливайка, таким образом, могла возникнуть как уменьшительно-ласкательная или просторечная форма от того же корня, либо как самостоятельное прозвище.

Географически фамилия Наливайка встречается преимущественно в Украине и на юге России, в областях, граничащих с Украиной (Белгородская, Воронежская, Ростовская). Это типично для фамилий на -ка, которые в русском языке часто воспринимаются как польские или украинские по происхождению. В отличие от фамилий на -ов, модель на -ка не указывает на принадлежность отцу (как Иванов — сын Ивана), а фиксирует само прозвище как постоянное имя: Наливайка — это и есть прозвище, которое стало фамилией.

Словообразовательная модель проста: корень «нали-» (от «наливать») + суффикс -вай-/-вайк- (характерный для глагольных прозвищ, ср. Забывайка, Выручайка). Суффикс -к- в данном случае не уменьшительный, а образующий существительное со значением лица по действию. Фамилия уникальна тем, что сохраняет архаичную глагольную форму повелительного наклонения или имени деятеля, что редко встречается в русских фамилиях, но типично для украинской ономастики (ср. фамилии Помагай, Держикрай). Таким образом, носитель фамилии Наливайка, вероятно, имел предка, которого в глаза называли Наливайкой за его занятие (шинкарь) или характер (любитель выпить), и это прозвище закрепилось в роду.