Фамилия Нейлау — это почти наверняка немецкая фамилия, попавшая в русский контекст через переселенцев или остзейских дворян. Её основа — сложное слово, которое можно разобрать на две части: «Ней» (Neu) и «лау» (Lau). Первая часть, Neu, означает «новый». Вторая часть может восходить к нескольким корням: к немецкому «Lau» (тихий, спокойный, вялый) или к топонимическому элементу «-au» (луг, пойма, водный луг). В последнем случае фамилия могла быть образована от названия местности вроде «Neulau» — «новый луг». В ономастике известна модель, когда немецкие фамилии на -au указывают на место жительства у реки или на влажном лугу, поэтому «Нейлау» могла означать «житель с нового луга».

Если же корень «лау» — это прилагательное, то фамилия могла быть прозвищем: «Новый Спокойный» или «Новый Вялый». Такое прозвище давали либо пришлому человеку с флегматичным характером, либо, что вероятнее, для различения двух однофамильцев или родственников — одного «старого» и одного «нового» (Neu-). В русском языке фамилия сохранила немецкое окончание -ау, которое не склоняется по русским падежам, что характерно для фамилий германского происхождения, не адаптированных суффиксами -ов или -ин.

Географически фамилия Нейлау встречается в основном среди потомков немецких колонистов Поволжья и Причерноморья, а также среди балтийских немцев. В России после Первой мировой войны и депортаций фамилия могла измениться в написании или быть русифицированной, но в исходном виде остаётся редкой. Известных носителей с этой фамилией в публичном поле почти нет, что подтверждает её локальный и немногочисленный характер. Основная версия, таким образом, — немецкая топонимическая фамилия, связанная с местом у нового луга.