Фамилия Нобелев чаще всего образована от прозвища Нобель, которое восходит к немецкому слову nobel — «благородный, знатный, возвышенный». Так могли назвать человека знатного происхождения, дворянина или того, кто держался с подчёркнутым достоинством. Эта версия выглядит наиболее убедительной: немецкие заимствования в русских прозвищах не редкость, особенно в тех регионах, где русское население тесно общалось с немцами — в Прибалтике, в Поволжье, в столичных городах. Суффикс -ев указывает на типичную русскую модель образования фамилий от прозвищ, оканчивающихся на мягкий согласный.

Есть и вторая версия, менее распространённая, но тоже имеющая право на существование. Фамилия Нобелев может восходить к топониму Нобель. На территории современной Украины, в Ровненской области, есть село Нобель, расположенное на берегу одноимённого озера. Археологи допускают, что в древности там существовали поселения германцев, пришедших из прибалтийских земель. Если основатель рода Нобелевых действительно был выходцем из этих мест, то фамилия могла указывать не на личные качества, а на географическое происхождение предка. Такой способ образования — от названия местности — тоже широко распространён: человек, переехавший из села Нобель, вполне мог получить прозвище Нобель, а его потомки стать Нобелевыми.

Стоит различать русскую фамилию Нобелев и знаменитую шведскую фамилию Nobel, которую носил Альфред Нобель, учредитель премии. Шведский род Нобелей не имеет отношения к русским Нобелевым — это самостоятельные линии, хотя обе фамилии в конечном счёте восходят к одному и тому же немецкому корню. В русском написании фамилия Нобелев встречается относительно редко, что неудивительно: прозвища с немецкой основой не были массовыми, а фамилии от них образовывались лишь в отдельных семьях.

Интересно, что в среде еврейского населения Российской империи встречались фамилии, образованные от немецких слов, — например, Вейценбаум («пшеничное дерево»), Зауэрштром («кислый поток»), Левенфиш («рыба-лев»), Цигенбаум («козье дерево»), Квечман («высказываться неохотно»). Однако привязывать фамилию Нобелев именно к еврейской традиции именования нет оснований: немецкое nobel в качестве прозвища могло появиться у представителя любого сословия и любой национальности, жившего в зоне немецкого культурного влияния. Скорее всего, фамилия Нобелев возникла независимо в нескольких семьях, и её носители не связаны между собой общим предком.

Если говорить о том, кем могли быть предки Нобелевых, то наиболее вероятный сценарий — это человек, получивший прозвище за благородную внешность, манеры или поведение. В крестьянской среде такое прозвище могло носить ироничный оттенок — так могли назвать того, кто слишком важничал или стремился подражать дворянам. В городской среде, особенно среди обрусевших немцев или выходцев из Прибалтики, прозвище Нобель могло быть вполне серьёзным указанием на знатное происхождение. Точную этимологию для конкретной семьи можно установить только по архивным документам, но обе версии — и от прозвища, и от топонима — остаются рабочими.