Фамилия Палаев образована от прозвища Палай, которое восходит к украинскому глаголу «палати», что в переводе на русский язык означает «пылать, испытывать действие всепоглощающего огня»; «быть охваченным каким-либо сильным чувством, со страстью отдаваться чувству, делу; выражать сильное страстное чувство». Скорее всего, прозвище Палай получил человек с ярко-рыжими волосами. Возможно также, что Палаем называли вспыльчивого человека. Кроме того, такое прозвище могли дать и погорельцу. Веселовского упоминается Палаев Внук, слуга Рязанского Федорова монастыря, 1582 год. Таким образом, потомок человека, обладающего прозвищем Палай, со временем получил фамилию Палаев.