Фамилия Серчаева образована от мужского имени или прозвища Серчай. В её основе лежит тюркское слово «сер» (сар) — «жёлтый» или «белый», а также «чай» — в значении «река» или «ручей». Таким образом, Серчай — это «жёлтая река» или «белый ручей». Скорее всего, так называли человека, жившего у реки с характерным цветом воды или берегов. В тюркской ономастике подобные составные имена-описания не редкость: они давались по природным приметам местности.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: основа Серча- (от Серчай через чередование й/а) плюс суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Серчаев). Фамилия Серчаева — женская форма, означающая «дочь или жена Серчая». Суффикс -ев, а не -ов, говорит о том, что основа оканчивалась на мягкий согласный или й.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где исторически были сильны тюркские влияния: Поволжье, Урал, Северный Кавказ. Встречается она и среди русских, и среди народов, принявших православие, например, у татар-кряшен или чувашей. В документах XIX — начала XX века носители фамилии Серчаевых фиксируются в Симбирской, Самарской и Оренбургской губерниях.

Редкая особенность фамилии — сохранение корня «чай» в значении «река» (ср. тюркские топонимы: Карачай, Аксай). В русской среде это слово чаще ассоциировалось с напитком, поэтому в народе могли переосмыслить прозвище как «любитель чая» или «торговец чаем», но первичное значение — именно гидроним.

Если искать однокоренные фамилии, то ближе всего Серчаев стоит к Сергееву (от имени Сергей), но это случайное совпадение звучания: у них разные корни. А вот с фамилиями Аксаев, Карачаев у Серчаева общая тюркская модель «цвет + вода».