Фамилия Нарчаева, при всей своей редкости, имеет прозрачную и довольно типичную для русского и многих тюркских языков модель образования. Это женская форма фамилии Нарчаев, которая, в свою очередь, восходит к личному имени или прозвищу Нарчай. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «сын (или потомок) Нарчая».

Самая вероятная версия происхождения основы — тюркская. Имя Нарчай могло состоять из двух частей: «нар» (в тюркских языках — «верблюд», также «гранат» как плод, или «огонь» в переносном значении) и «чай» (уменьшительно-ласкательный суффикс, либо самостоятельное слово «река», «вода»). Таким образом, Нарчай могло быть либо ласкательным именем («верблюжонок», «огненный»), либо прозвищем, данным человеку, жившему у реки Нар. Встречается также мнение, что корень восходит к арабскому «нар» (огонь), но в бытовых прозвищах тюркских народов этот элемент встречался реже.

Менее распространённая, но тоже возможная версия — русское происхождение от прозвища Нарч, которое могло быть связано с диалектным словом «нарчить» (ворчать, брюзжать) или с названием старинной меры веса. Однако в этом случае форма фамилии была бы скорее Нарчев, а не Нарчаев. Форма на -аев характерна для фамилий, образованных от имён с конечным -ай (как Алтай — Алтаев, Барчай — Барчаев). Это указывает на то, что носители фамилии, скорее всего, происходят из регионов с сильным тюркским влиянием — Поволжья, Северного Кавказа или Средней Азии.

Фамилия Нарчаева не относится к числу распространённых дворянских фамилий. Скорее всего, её носители были выходцами из крестьянской или казачьей среды, где прозвища и личные имена были особенно живучи. Встречается она в основном на юге России и в Закавказье. Поскольку фамилия редкая, её носители, вероятно, являются потомками одного или нескольких родов, разошедшихся по разным регионам.