Фамилия Пущаевы образована от прозвища или мирского имени, связанного с глаголом «пущать» — пускать, отпускать, давать волю. В говорах это слово имело много оттенков: «пущай» означало «пусть», а «пущатый» — распущенный, вольный. Прямое значение прозвища Пущай — человек, который легко отпускает других, не держит, или, напротив, тот, кого самого «пускают», то есть допускают куда-либо. Встречалась и ироническая трактовка: так могли назвать нерадивого хозяина, который «всё пущает» — не следит за хозяйством.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Пущаев — сын Пущая. Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ на -ай, -яй (как Гуляев, Ступаев). Важно не путать с фамилией Пущаев от слова «пуща» — густой лес. Это разные корни: в первом случае основа глагольная («пущать»), во втором — именная («пуща»). Для Пущаевых более вероятна первая версия, так как суффикс -ев чаще присоединяется к основам на мягкий согласный или -й, что как раз даёт форма Пущай.

Географически фамилия встречается в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской, Ростовской и Волгоградской областях, где диалектное «пущать» было в ходу. Встречаются и украинские параллели: Пущай, Пущаенко. Сословно носители фамилии в основном были крестьянами и мещанами — в дворянских родословных книгах Пущаевы не значатся. В XIX веке фамилия фиксируется в метрических книгах сёл бывшей Воронежской губернии, что подтверждает её народное, не аристократическое происхождение.

Стоит упомянуть редкий вариант написания — Пущаёв, с буквой «ё» под ударением. В старых документах встречается и форма Пущяев, но это, скорее, ошибка писаря: в русском языке после шипящих под ударением пишется «а», а не «я». Современные носители фамилии Пущаевы живут не только в России, но и в Беларуси, куда фамилия могла попасть вместе с переселенцами из южнорусских губерний.