Фамилия Одеева образована от мужского имени или прозвища Одей, а тот, в свою очередь, — от крестильного имени Авдей. Это краткая, народная форма, распространённая в южнорусских и украинских говорах. Исходное имя Авдей (от древнееврейского Овадья — «слуга Бога») в бытовой речи часто упрощали: терялся начальный звук «а» или «ав», и получалось Овдей, Вдей, а затем и Одей. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Одеев буквально означает «сын Одея», то есть потомок человека по прозвищу Одей.

Встречается и другая, менее вероятная версия. В некоторых диалектах слово «одёй» могло быть прозвищем медлительного, неповоротливого человека — от глагола «одеть» в значении «облечь, накрыть», но в переносном смысле: «облечься ленью». Однако эта гипотеза слабая, так как не подкреплена устойчивой лексической традицией. Основной путь — от имени Авдей, через форму Одей.

Географически фамилия Одеева тяготеет к югу России и Поволжью. Встречается в Курской, Воронежской, Саратовской областях, а также среди калмыков — там она могла возникнуть независимо, от калмыцкого имени Оде (буквально «звезда»), но в русском контексте связь с православным именем первична.

Фамилия женская по форме, но её носительницы в прошлом — дочери или жёны Одеевых. Фактически это отчество в третьем поколении: сначала человека звали Одей, его детей — Одеевы, а внучка уже получала фамилию Одеева, не меняя её при замужестве. В документах XVII–XVIII веков фамилия фиксируется редко, что говорит о её позднем оформлении — скорее всего, в среде крестьян и однодворцев, у которых фамилии закрепились лишь к середине XIX века.

Сравните с однокоренными: Одеев, Одегов, Авдеев. Все они восходят к одному источнику, но Одеева — самая редкая и диалектная ветвь, сохранившая следы народного произношения.