Фамилия Олень — редкий случай, когда прозвище стало фамилией почти без изменений, минуя типичные суффиксы -ов, -ин или -ский. В русской ономастике такие «чистые» формы, совпадающие с нарицательным словом, встречаются нечасто и обычно указывают на позднее закрепление фамилии или на её происхождение из среды, где фамилии оформлялись по упрощённой модели — например, у казаков или на Русском Севере.

Основа фамилии — прозвище Олень. В крестьянской и промысловой среде так могли назвать человека за внешнее сходство: высокий рост, стройность, длинные ноги или, наоборот, пугливый нрав. Но есть и другая версия, связанная с промыслом. В северных губерниях (Архангельской, Вологодской) оленем нередко называли опытного охотника на дикого оленя или человека, который пас домашних оленей. В таком случае фамилия Олень — прямое указание на род занятий предка, а не на его характер.

Интересно, что фамилия не получила распространения в центральной России, где её могли бы переделать в Оленев или Оленин. Она осталась локальной, привязанной к территориям, где олень был частью быта и хозяйства. Встречается она и у поморов, и у коми-зырян, где могла возникнуть как калька с местного прозвища.

С точки зрения словообразования, фамилия Олень — это субстантивированное прозвище в именительном падеже. Такая модель редка для великорусских фамилий XVIII–XIX веков, но обычна для фамилий, возникших в среде, где не было строгой бюрократической фиксации. Поэтому носитель фамилии Олень с высокой вероятностью происходит из северных или сибирских регионов, где охота и оленеводство определяли жизнь его предков.