Фамилия Пигаева — женская форма, а исходная мужская — Пигаев. В её основе лежит прозвище или нецерковное имя Пигай. В русских говорах слово «пигай» имело несколько значений. В рязанских и тамбовских диалектах так называли кулик, птицу из отряда ржанкообразных, а в вятских говорах — птенца, детёныша птицы. Ещё одно значение — «малорослый, щуплый человек». Скорее всего, прозвище дали либо по внешнему сходству с птицей, либо по характеру — юркому и суетливому. Менее вероятная версия связывает фамилию с глаголом «пигать» — пищать, издавать тонкий звук. В этом случае прозвище мог получить человек с высоким голосом.

Фамилия образована по стандартной модели: к основе Пигай добавили суффикс -ев, который в русских фамилиях указывает на принадлежность: «чей?» — Пигаев, то есть сын или потомок Пигая. Такая модель типична для русских фамилий, возникших из прозвищ, и не несёт сословной окраски — Пигаевы могли быть крестьянами, мещанами или служилыми людьми.

Встречается фамилия в основном в центральных и южных регионах России — в Тамбовской, Рязанской, Воронежской областях. Там же, где бытовало слово «пигай», фамилия и закрепилась. Встречаются и однокоренные фамилии — Пиганов, Пигалов, но они образованы от других основ и не связаны напрямую с Пигаевыми.

Словарь русских фамилий Б. О. Унбегана относит фамилии на -ев, образованные от прозвищ на -ай, к числу древних и распространённых. Однако конкретно фамилия Пигаев не вошла в число самых частых — это редкая, но устойчивая фамилия, сохранившая диалектный след.