Фамилия Оленев (в старом написании и в ряде говоров — Оленёв) в большинстве случаев ведет к старинному уменьшительному имени Оленя. Так на Руси в быту звали носителей крестильных имен Александр и Алексей. В переводе с греческого оба означают «защитник»: Александр — «защитник людей», Алексей — просто «защитник». Уменьшительная форма Оленя возникла от них через цепочку народных переделок: Алекса → Олекса → Оленя. Подобные сокращения были обычны в допетровской Руси, когда церковное имя в быту почти всегда заменялось домашним прозвищем. Отчество от этого прозвища — Оленев сын — со временем закрепилось за потомками как фамилия.

Суффикс -ев в фамилии указывает на притяжательное значение: Оленев буквально значит «сын Олени». Это типичная модель русских фамилий, образованных от личных имен и прозвищ. Родственные фамилии того же корня — Оленкин, Олехин, Алексин, Алешин. Все они разошлись от разных народных форм одного имени, и Оленев здесь не исключение, а одно из звеньев этой словообразовательной цепочки.

Существует и вторая версия, которую всерьез рассматривать стоит. В семинарской среде XVIII–XIX веков бытовала поговорка: «По церквам, по цветам, по камням, по скотам, и яко восхощет его преосвященство». Она перечисляла источники искусственных фамилий, которые давали будущим священникам. Оленев мог быть образован от слова «олень» — по тому же принципу, что фамилии Волков, Баранов или Соколов. Однако эта версия менее вероятна для большинства носителей: семинарские фамилии составляли небольшой процент от общего числа, тогда как имя Оленя было широко распространено в крестьянской и посадской среде. К тому же фамилии от названий животных чаще получали суффикс -ов, а здесь мы видим -ев, что больше соответствует именной основе.

Стоит добавить, что путаница с написанием «Оленев» и «Оленёв» отражает реальное произношение: в безударной позиции после мягкого согласного разница между е и ё стирается. В документах XIX века одну и ту же семью могли записывать по-разному, поэтому обе формы — варианты одной фамилии, а не разные роды.