Фамилия Палагиев — довольно редкая, и её значение напрямую связано с личным именем, от которого она произошла. В основе фамилии лежит женское имя Пелагея, которое в народном произношении часто звучало как Палагея. Это имя греческого происхождения, означает «морская» и восходит к эпитету Афродиты — «Пелагия», то есть «морская богиня». Усечённая форма этого имени — Палага — и дала начало фамилии Палагиев.

Словообразовательная модель здесь нестандартная. Обычно фамилии от женских имён образуются с суффиксом -ин (например, Марьин, Натальин). Суффикс -ев в фамилии Палагиев указывает на то, что основа, скорее всего, воспринималась как слово мужского рода или как фамилия на -ий, которая потом адаптировалась. Вероятнее всего, исходное прозвище Палагий (по имени матери) или отчество Палагиев сын закрепилось за человеком, чью мать или бабушку звали Палагеей. На Руси фамилии от женских имён давали в тех случаях, когда женщина играла ключевую роль в хозяйстве или после смерти мужа, либо если ребёнок рос без отца.

Географически фамилия Палагиев тяготеет к южнорусским и украинским областям, где имя Пелагея было особенно распространено среди крестьянок. В документах XIX века встречаются крестьяне с такой фамилией в Курской, Воронежской и Харьковской губерниях. Это указывает на то, что предки-носители фамилии были, скорее всего, крепостными или однодворцами — людьми, жившими в чернозёмной полосе.

С точки зрения ономастики, фамилия Палагиев интересна тем, что сохранила народную, диалектную форму имени, а не церковную. Если бы фамилия образовалась от книжного варианта, мы бы имели Пелагеев или Пелагин. Выбор корня «Пал-» вместо «Пел-» — верный признак того, что фамилия сложилась в устной крестьянской среде, а не в канцелярии при переписи. Это живое свидетельство того, как в русских деревнях имя Пелагея произносили на свой лад, и этот говор застыл в фамилии.