Фамилия Пыляева образована от прозвища Пыляй. В русских говорах слово «пылять» имело несколько значений, и самое распространенное — «идти, брести», «шататься без дела». Соответственно, Пыляем могли назвать медлительного, вялого человека или, наоборот, того, кто любит слоняться без цели. Есть и другая, более редкая версия: в некоторых диалектах «пылять» означало «стрелять» (ср. «палить»), и прозвище могло закрепиться за охотником или военным. Но первая трактовка выглядит убедительнее, поскольку глагол «пылять» в значении «бродить» фиксируется в словаре Владимира Даля именно с пометой «южное, западное».

По модели образования фамилия Пыляева — притяжательное прилагательное с суффиксом -ев, указывающее на принадлежность: «чей?» — Пыляева, то есть дочь или жена человека по прозвищу Пыляй. Форма на -ев, а не на -ин, типична для основ на мягкий согласный или -й. Интересно, что ударение в фамилии чаще падает на первый слог: Пы́ляева, хотя в исходном прозвище Пыля́й ударение на конце. Это характерный для многих русских фамилий сдвиг ударения на корень.

Фамилия довольно редкая, её география не широка. Встречается преимущественно в южнорусских областях — на территории бывших Курской, Воронежской, Тамбовской губерний, что подтверждает диалектную привязку глагола «пылять». Встречаются и другие однокоренные фамилии: Пыляев, Пылин, Пыльнев — но они образованы от разных основ. Пыляева стоит особняком: в ней нет ни уменьшительно-ласкательного суффикса, ни отчества на -ович, только прозвище, перешедшее в фамилию напрямую. Это указывает на то, что предок носительницы фамилии был человеком незнатного происхождения, скорее всего, крестьянином или ремесленником, которого в округе знали по характерной черте характера или поведения.