Фамилия Пальгаев образована от прозвища Пальгай, и в её основе лежит слово, которое в словаре Владимира Даля трактуется как «левая рука». Проще говоря, прозвище Пальгай могли дать человеку-левше. Эта версия — самая распространённая и логичная: прозвища по физическим особенностям давали повсеместно, а леворукость всегда бросалась в глаза. Однако у этого прозвища есть и другие, менее очевидные значения, которые могли дать начало фамилии в разных регионах.

В олонецких говорах пальгой называют рыбу семейства лососёвых. Если предок носителя фамилии жил в тех краях, прозвище Пальгай могло закрепиться за рыбаком, то есть стать «профессиональным» именованием, указывающим на род занятий. Есть и третья версия, связанная с топонимикой: прозвище могло произойти от названия озера Пальга в Мурманской области. В таком случае родоначальник фамилии был выходцем из этих мест, и прозвище указывало на его происхождение.

Суффикс -ев в фамилии указывает на типичную восточнославянскую модель образования: так называли потомка человека по имени или прозвищу отца. Пальгаев — буквально «сын Пальгая». Это один из самых распространённых типов русских фамилий, который Унбегаун относит к «патронимическим» на -ов/-ев. Фамилия звучит как самобытный памятник славянской культуры, но важно помнить: процесс формирования конкретной фамилии мог быть длительным и не всегда имел привязку только к одной местности. Прозвище Пальгай закреплялось за человеком как наиболее употребительное именование, а со временем перешло к его детям и внукам. Окончательно говорить о точном времени и месте происхождения фамилии можно лишь на основании серьёзных генеалогических исследований, но все три версии — левша, рыбак или житель побережья озера Пальга — одинаково правдоподобны и дают представление о том, каким был человек, первым получивший это прозвище.