Фамилия Нуннаева — редкая, и её разбор требует внимания к окончанию и корню. Сразу бросается в глаза нестандартный суффикс -аев. В русской фамильной модели суффикс -ев обычно присоединяется к основам на мягкий согласный или -й (как в фамилии Андреев), а -аев — вариант, характерный для тюркских языков, где он передаёт принадлежность. Здесь -аев (женская форма -аева) указывает на происхождение от отца или предка по мужской линии.

Основа фамилии — Нунна. Скорее всего, это тюркское личное имя или прозвище. В тюркских языках, особенно в кумыкском, ногайском, карачаево-балкарском, слово «нунна» не имеет прямого перевода как имя, но может восходить к корню «нун» (хлеб, зерно) или к диалектным формам, означающим «светлый», «чистый». В дагестанских языках, например в аварском, есть слово «нун» — «день», что делает возможной версию прозвища по времени рождения или характеру («светлый, как день»). Также нельзя исключать, что Нунна — это искажённое арабское имя Нуна (от «нун» — рыба, буква арабского алфавита), но такая форма встречается реже.

Фамилия Нуннаева почти наверняка имеет северокавказское происхождение, скорее всего, чеченское или дагестанское. Суффикс -аев типичен для фамилий чеченцев и ингушей (сравните: Дудаев, Басаев, Масхадов), где он передаёт значение «сын такого-то». В Дагестане этот суффикс тоже распространён, но чаще в кумыкской и ногайской среде. Таким образом, предок носителя фамилии, вероятно, был мужчиной по имени или прозвищу Нунна, жившим в горном или предгорном ауле. Сословно это могли быть свободные общинники (уздени) или воины, так как тюркские и кавказские имена часто отражали качества, а не ремесло.

Окончательная версия: фамилия Нуннаева — патронимическая, образована по тюрко-кавказской модели от личного имени Нунна. География бытования — преимущественно Чечня и прилегающие районы Дагестана. Других версий, например славянских или финно-угорских корней, у этой фамилии нет — словообразовательная модель слишком однозначна.