Фамилия Нечухрай с первого взгляда кажется загадочной, но на самом деле её разгадка лежит на поверхности — это типичное украинское прозвище, превратившееся в фамилию. В её основе лежит глагол «чухрати», что в украинском и южнорусских говорах означает «чесать», «скрести», а также «драть», «рвать». Приставка «не-» придаёт слову отрицательное значение. Таким образом, Нечухрай — это человек, которого не чешут, не скребут, то есть, вероятно, неряшливый, нечёсаный, неухоженный. Прозвище могло закрепиться за тем, кто не следил за собой, ходил лохматым или неопрятным.

Словообразовательная модель фамилии — украинская, с нулевым окончанием и суффиксом -ай (как в фамилиях Несмачный, Нечитайло). Такие прозвища часто давались по характерному признаку или поведению. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, украинские фамилии-прозвища могли застывать в форме глагольного императива или имени действия, и Нечухрай — яркий пример такого типа.

Географически фамилия тяготеет к Украине и югу России, особенно к регионам, где распространены украинские говоры. Встречается она нечасто, что говорит о её локальном происхождении — скорее всего, прозвище возникло в одном селе или хуторе и дало начало нескольким родам. В письменных источниках XVIII–XIX веков её можно встретить среди казаков и крестьян Левобережной Украины, например, в реестрах Гетманщины.

Носители фамилии, скорее всего, были простыми людьми — казаками, крестьянами, мещанами. Прозвище не несло в себе оскорбительного оттенка: в традиционной культуре такие «отрицательные» фамилии часто давали «от обратного», как оберег, или же просто фиксировали внешнюю особенность, не вкладывая в неё злого умысла. Со временем Нечухрай утратил связь с исходным значением и стал просто родовым именем.