Фамилия Нестрахов — редкий случай, когда основа не даёт однозначного толкования с первого взгляда. Если отбросить интуитивное желание связать её со словом «страх», картина становится интереснее.

Скорее всего, в основе лежит нецерковное имя или прозвище Нестрах. В древнерусской антропонимии такие имена фиксировали характер: Нестрахом могли назвать бесстрашного, отчаянного человека или, наоборот, того, кого хотели уберечь от страхов — через имя-оберег. Суффикс -ов указывает на стандартную патронимическую модель: «чей?» — Нестрахов, то есть сын Нестраха. В этом случае фамилия образована напрямую от прозвища, без промежуточных ступеней.

Однако есть версия, что фамилия могла возникнуть как «защитная» переделка более древней формы. В среде старообрядцев и крестьян Русского Севера бытовала практика давать «отрицательные» имена: Немир, Некрас, Нелюб. Нестрах вписывается в этот ряд. Редкость фамилии (она почти не встречается за пределами центральных областей России) говорит о том, что исходное прозвище не было широко распространено и не перешло в массовую фамилию.

В словарях Б. Унбегауна и В. Никонова фамилия не фигурирует как отдельная статья, что подтверждает её локальный и нетиражированный характер. По косвенным данным, Нестраховы встречаются в писцовых книгах XVI–XVII веков по Новгородской и Вологодской землям — как раз там, где охотно использовали охранительные имена.

Написание фамилии могло варьироваться: в дореволюционных метриках встречается вариант «Нестраховъ», а в редких случаях — «Нестраховой» (для женщин). Изменение ударения (на первый или второй слог) регионально не закреплено, но в разговорной речи чаще звучит Нестра́хов.