Фамилия Сердолиев — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия и не географическое название, а название полудрагоценного камня — сердолика. Это красновато-оранжевый минерал, разновидность халцедона, издавна ценившийся в ювелирном деле и символике. Фамилия образована по стандартной модели: к основе «сердолик» добавили суффикс -ев, который на письме после мягкого согласного (ц в данном случае звучит твёрдо, но исторически суффикс -ев писали после шипящих и ц) заменил собой классическое -ов. Получается буквально «принадлежащий Сердолию» или «сын Сердолия».

Однако имя Сердолий — некалендарное, его нет в святцах. Скорее всего, это прозвище или мирское имя, которое дали человеку по внешнему сходству: например, за рыжеватый цвет волос, румянец или даже за родинку цвета сердолика. В среде старообрядцев и в крестьянской среде такие «драгоценные» прозвища встречались, хотя и нечасто. Вторая, менее вероятная версия — фамилия могла возникнуть у людей, связанных с торговлей или обработкой камня: резчиков, ювелиров, торговцев. В таком случае Сердолиев — это потомок человека, который торговал сердоликом или делал из него украшения.

Слово «сердолик» пришло в русский язык через греческое sardónycha, где корень «сард» указывает на город Сарды в Лидии. Такое книжное, нерусское происхождение слова намекает, что фамилия вряд ли относится к древнейшим (XIV–XV века). Вероятнее всего, она сформировалась в XVIII–XIX веках, когда в русском языке закрепились названия минералов, а фамилии стали давать не только по отцу, но и по роду занятий.

Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Сердо́лиев, хотя в разговорной речи встречается вариант с ударением на третий — Сердоли́ев. Фамилия остаётся крайне редкой: её почти нет в массовых списках, а носители встречаются точечно, в основном на юге России и в Поволжье, где была развита торговля самоцветами. Однокоренные фамилии — Сердоликов, Сердолин — встречаются ещё реже.