Фамилия Невалёная — редкий случай, когда женская форма закрепилась в качестве родового имени. Обычно фамилии на -ая, -аго или -ых/-их указывают на принадлежность к семье или роду, и Невалёная — не исключение. Это притяжательное прилагательное, отвечающее на вопрос «чей?»: «жена или дочь Невалёного». Мужской вариант — Невалёный, но в официальных документах могла закрепиться именно женская форма, что бывает, если родоначальницей считали женщину — вдову или мать.

Основа фамилии — глагол «валять» с приставкой «не-». В русских говорах «неваленый» означало «неповаленный», «неупавший» или «не свалянный» (о шерсти, войлоке). Прозвище Невалёный могли дать человеку устойчивому, которого ни сбить с ног, ни сломить — этакого «неваляшку» в переносном смысле. Вторая версия, менее вероятная, — от слова «валеный» (валенки): «неваленый» — не обработанный, недоваленный. Но в ономастике чаще берут метафорическое прозвище по характеру, чем по ремесленному браку.

Фамилия встречается в северных и центральных областях России — в Вологодской, Архангельской, Кировской областях. Там, где диалектное слово «валять» (валить, сбивать) было в ходу. Суффикс -ая типичен для южнорусских фамилий (как Толстая, Белая), но в северных говорах тоже встречается, особенно в форме на -ой (Невалёной) — в документах XIX века можно найти оба варианта.

По сословной принадлежности предки Невалёных — скорее всего, государственные крестьяне или однодворцы. Фамилия не дворянская, не купеческая, не искусственная (семинарская). Она возникла в крестьянской среде как уличное прозвище, перешедшее в официальную фамилию после отмены крепостного права.

Сравните с однокоренными: Валяев, Валуев, Неваляев. Невалёная стоит особняком из-за редкой модели — глагольная основа с «не» в притяжательной форме. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные примеры единичны, что делает фамилию ценной для локальной ономастики.