Фамилия Нигаева образована от мужского имени или прозвища Нигай, и в её основе лежит тюркское слово «ныгай» или «ногай». Наиболее вероятное объяснение — связь с этнонимом «ногай»: так называли один из тюркских народов, а также татар, башкир и казахов, входивших в Ногайскую Орду. Прозвище Нигай могли дать человеку, который внешне или по происхождению напоминал ногайца, либо тому, кто долго жил среди ногайских степняков или торговал с ними. В русской среде фамилия закрепилась через суффикс притяжательности -ев: Нигаев — «сын Нигая». Со временем женская форма Нигаева стала обозначать жену или дочь Нигаева, а затем закрепилась как наследственная фамилия.

Вторая, менее распространённая версия выводит основу из тюркского «ныг» (тихий, спокойный) или «ныгай» (крепкий, устойчивый). В этом случае прозвище описывало характер человека — невозмутимого, надёжного, не поддающегося внешним влияниям. Оба толкования сходятся в том, что корень фамилии — тюркский, а модель образования — типичная для русских фамилий на -ев, которые массово возникали в XVI–XVII веках у служилых людей и крестьян на южных и восточных окраинах Московского государства.

Географически фамилия Нигаев (и Нигаева) встречается в Поволжье, на Урале и в Западной Сибири — регионах, где веками шло смешение русского и тюркского населения. Встречаемость невысокая, что говорит о локальном происхождении: скорее всего, родоначальник жил в одном селе или уезде, и фамилия не разошлась широко. В дореволюционных переписях носители могли записываться как государственные крестьяне или казаки — сословия, в которых оседали выходцы из тюркской среды, принявшие православие.

В отличие от фамилий на -ов (Нигайлов, Нигайцев), форма Нигаева сохранила исходное имя без дополнительных суффиксов, что указывает на более раннее или прямое заимствование. Ошибочное написание через «о» (Ногаева) встречается, но оно затемняет смысл: «ногай» — тот же этноним, но в старой записи буква «о» могла передавать редуцированный звук, который позже закрепился как «и» в диалектах.