Фамилия Путяева — женская форма фамилии Путяев, и её происхождение напрямую связано с мужским личным именем или прозвищем Путяй. В основе лежит древнерусское нецерковное имя Путята, которое было широко распространено в домонгольской Руси. Это имя — уменьшительная форма от имени Путь, Путило или Путислав, где корень «пут-» означал «дорога», «путь», а также мог символизировать удачу, судьбу или странствие. Имя Путята встречается в новгородских берестяных грамотах и летописях: так, в XI веке упоминается Путята — воевода киевского князя Владимира Святославича, крестивший Новгород.

Суффикс -ев в фамилии Путяев (а значит, и в Путяева) указывает на притяжательное значение: «чей?» — Путяев, то есть сын или потомок Путяя. Форма Путяй возникла из Путята через усечение окончания, что типично для русских именований: Путята превратилось в Путяй, как, например, Микула в Микулай. Модель образования проста: к основе Путя- добавили суффикс -ев, характерный для фамилий, образованных от основ на мягкий согласный или -й.

Географически фамилия Путяев/Путяева наиболее типична для северных и центральных областей России — Новгородской, Псковской, Тверской, Ярославской. Это объясняется тем, что имя Путята было особенно популярно именно в новгородских землях. Встречаются и однокоренные фамилии: Путятин, Путилов, Путилин, Путин, но Путяев стоит несколько особняком, так как его основа сохранила архаичный суффикс -ят-, который в других фамилиях мог редуцироваться.

Сословная принадлежность носителей фамилии Путяев была разной. В XVI–XVII веках Путяевы упоминаются среди помещиков и служилых людей, но не в высшей аристократии. В XIX веке фамилия встречается и у крестьян, и у мещан. Нет оснований считать её исключительно дворянской — скорее, это фамилия, закрепившаяся за разными слоями населения, но с явной севернорусской привязкой.

Если говорить об альтернативных версиях, то иногда Путяева связывают с тюркским корнем «пут» (нога) или с названием реки Путя, но это маловероятно: древнерусские источники чётко фиксируют имя Путята, и именно славянское происхождение здесь основное. Другие версии — лишь попытки найти экзотику там, где её нет.