Фамилия Нестриляй — яркий пример так называемой «запорожской» модели образования, где прозвище превратилось в фамилию без каких-либо суффиксов, в чистом виде. В украинской и южнорусской ономастике такие фамилии-команды или фамилии-фразы (вроде «Непийпиво», «Побийголова», «Затуливітер») встречаются часто, и Нестриляй стоит в этом ряду. Основа здесь — повелительное наклонение глагола «стріляти» с отрицательной частицей «не»: «не стреляй». Фамилия буквально означает «тот, кому сказали не стрелять», и это прямо указывает на её происхождение из казацкой среды.

Скорее всего, прозвище Нестриляй получил человек, который в бою или на охоте по какой-то причине не стрелял — либо по приказу, либо из-за неумения, либо из-за нежелания. В мирной жизни так могли назвать того, кто не носил с собой ружья или избегал стрельбы. Есть и другая, менее вероятная версия: прозвище могло быть «обережным» — то есть данным нарочито, чтобы отвести беду. Считалось, что если назвать ребенка «Нестриляй», то пуля его не возьмет. Однако для этой гипотезы нет серьезных лингвистических подтверждений, и большинство исследователей склоняются к «командной» природе фамилии.

Географически фамилия Нестриляй почти наверняка привязана к территории бывшей Запорожской Сечи и Поднепровья — современные центральные и восточные области Украины. В русских губерниях такие «голые» фамилии без суффикса приживались редко и чаще всего встречались у потомков переселенцев-казаков. В дореволюционных переписях Нестриляй фиксируется в Херсонской, Екатеринославской и Киевской губерниях. По сути, это фамилия-автопортрет: предок носителя был, вероятно, казаком или крестьянином, получившим своё прозвище за конкретный поступок или особенность поведения, и это прозвище закрепилось за родом навсегда.