Фамилия Нестреляева — редкий случай, когда в основе лежит не действие, а его отрицание. Корень «стрел» отсылает к стрельбе, но приставка «не-» меняет смысл: перед нами фамилия-антитеза, образованная от прозвища Нестреляй или Нестрела. Такое прозвище могли дать человеку, который по каким-то причинам не стрелял: либо избегал охоты или военной службы, либо был неудачливым стрелком, либо, наоборот, имел мирный нрав и не брал в руки оружие. В крестьянской среде, где охота кормила, а служба была повинностью, подобное прозвище звучало бы яркой характеристикой.

Суффикс -ев- указывает на принадлежность: Нестреляев — сын Нестреляя или потомок Нестрелы. Модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ с приставкой не-: Несмеянов, Неупокоев, Нечаев. В отличие от них, Нестреляев встречается реже — возможно, потому что прозвище было менее употребительным или локальным.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и центральным областям. Встречается в документах XIX века по Тамбовской, Рязанской и Воронежской губерниям. В этих краях стрельба из лука и ружей была обычным делом, поэтому прозвище «не стреляющий» выделяло человека на общем фоне. Альтернативная, но менее вероятная версия связывает фамилию с диалектным словом «нестрель» — так в некоторых говорах называли растение, не дающее семян (пустоцвет). Но в этом случае форма скорее была бы Нестрелев, а не Нестреляев.

С точки зрения социального контекста, носители фамилии в основном принадлежали к крестьянскому сословию. Никаких дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Фамилия не получила широкого распространения: даже сегодня она остаётся довольно редкой, что делает её особенно ценной для генеалогического поиска — найти своих предков Нестреляевых проще, чем носителей массовых фамилий.

В написании возможны варианты: Нестреляев и Нестрелеев. Первый вариант — основной и единственно верный с точки зрения современной орфографии, второй мог возникать из-за акающего произношения в южных говорах. Если вы ищете информацию о своих предках, стоит учитывать оба варианта при работе с архивными документами.