Фамилия Сараеев — один из тех случаев, когда написание вводит в заблуждение. На слух она почти неотличима от гораздо более распространённой фамилии Сараев, но двойная «е» в середине выдаёт иную словообразовательную модель. Если Сараев — это типичный патроним от имени или прозвища Сарай (с суффиксом -ев), то Сараеев — форма с суффиксом -еев, что указывает на основу, оканчивающуюся на -ей.

Корень здесь — «сарай», но не в бытовом значении хозяйственной постройки. В тюркских языках «сарай» означал дворец, богатый дом, а также давался как почётное прозвище или даже личное имя. В русских говорах слово «сарай» могло превратиться в прозвище для высокого, статного человека или, напротив, для нерадивого хозяина, у которого всё «в сарае». Фамилия Сараеев образована от формы Сараей — либо через имя Сарай в родительном падеже (Сарая → Сараев), либо через прозвище Сараей. Двойное «е» — это след от древнего окончания или диалектного произношения: Сараей → Сараеев. Такая модель встречается реже, чем обычная, и может указывать на севернорусское или вятское происхождение, где подобные растянутые формы фиксировались в переписных книгах.

Версия о связи с городом Сараево маловероятна: балканская топонимика не дала массовых фамилий в русской среде, а написание «Сараеев» не совпадает с основой «Сараев-». Скорее всего, предок носителя фамилии был прозван Сараем или Сараеем — за стать, богатство или, наоборот, за любовь к порядку в хозяйственных постройках. Суффикс -еев закрепил принадлежность: «чей?» — Сараеев, то есть сын или потомок Сараея.

Фамилия редкая, в современных справочниках почти не встречается, что делает её особенно ценной для семейной истории: при малой распространённости легче отследить конкретную ветвь по архивам.