Фамилия Сердаев — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка восходит к тюркскому языку, а не к славянскому корню. В русских фамилиях на -ев основа обычно заканчивается на мягкий согласный или й, что и произошло: исходное слово «Сердай» или «Сердей» дало форму Сердаев. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «сын Сердая» или «из рода Сердая».

Само имя или прозвище Сердай, скорее всего, имеет тюркское происхождение. В тюркских языках «сер» (или «сэр») означает «голова», «глава», «предводитель», а «дай» — распространённый именной компонент со значением «дающий», «одаряющий». Таким образом, Сердай могло означать «главный дающий» или «тот, кто даёт голову» (в смысле «вождь», «распорядитель»). Встречается и более прозаичная версия: в некоторых тюркских наречиях «серда» — это вид ткани или одежды, и прозвище мог получить торговец или портной.

География фамилии также подсказывает её происхождение. Сердаевы — нечастая фамилия, но её очаги находятся в Поволжье и на Южном Урале, в регионах традиционного расселения татар, башкир и других тюркских народов. В русских документах фамилия фиксируется с XVIII–XIX веков, когда тюркские прозвища активно переходили в фамилии у крещёных народов или приписанных к казачеству. Встречаются варианты написания — Сердай, Сердей, Сердаевский, но основная форма остаётся именно Сердаев.

Интересно, что фамилия избежала типичной для тюркских заимствований русификации с окончанием на -ин. Если бы основой было слово «серда», а не «сердай», мы бы имели фамилию Сердин. Но суффикс -ев чётко указывает на то, что предка звали Сердай — и это имя, а не прозвище по профессии. Так что, скорее всего, первый носитель фамилии был человеком, которого уважали за щедрость или власть, либо просто носил имя с красивым значением.