Фамилия Нарзяев образована от тюркского имени или прозвища Нарзяй. Основа здесь — «нар» или «нарз», что в ряде тюркских языков, особенно в татарском и башкирском, означает «гранат» (плод) или, реже, «верблюд». Суффикс -яй (в форме Нарзяй) — это аффикс, характерный для старых тюркских личных имён, часто уменьшительно-ласкательный или указывающий на принадлежность. Русский суффикс -ев добавили при оформлении фамилии по стандартной модели патронимии: «чей?» — Нарзяев, то есть сын или потомок Нарзяя.

Наиболее вероятная версия — прозвище по внешности или характеру. В татарской среде «нар» могло означать «румяный, краснолицый», как гранат, или «крепкий, выносливый», как верблюд. Встречается и вариант, что корень восходит к арабскому «нар» (огонь), но для этой фамилии такая этимология менее убедительна — тюркская основа прослеживается чётче.

Фамилия редкая, её география тяготеет к Поволжью и Приуралью — регионам с традиционным расселением татар и башкир. Встречается также у мордвы-эрзи, что неудивительно: тюркские имена нередко заимствовались соседними финно-угорскими народами. В дореволюционных переписях носители Нарзяевых могли записываться как крестьяне или мещане, но сословная принадлежность здесь не прослеживается однозначно — фамилия не элитарная и не крепостная, а скорее бытовая, прозвищная.

Если сравнивать с похожими фамилиями — Нарзиев, Нарзыкулов, Нарзябеков — то Нарзяев стоит ближе к простонародному именованию, без компонента «бек» или «кул», что указывает на рядового, а не знатного предка. В современной России носителей немного, фамилия не утратила этнической окраски и чаще всего указывает на татарские или башкирские корни.