Фамилия Шпиляев — яркий пример того, как в русской фамилии застыло прозвище, связанное с ремеслом или характером человека. Её основа — слово «шпиль» или «шпиля». В русских говорах «шпиля» — это не только острый конец, колышек, но и прозвище для человека высокого, худого и длинного, как шпиль. Второе значение — «шпилька» в переносном смысле: колкое замечание, язвительная насмешка. Соответственно, Шпиляевым могли прозвать либо долговязого и тощего парня, либо острослова, любителя подковырок.

Модель образования проста и архаична: суффикс -яй (-ай) в прозвищах и фамилиях. Этот суффикс встречается в старых русских прозвищах, обозначающих лицо по характерному действию или свойству (сравните: «гуляй» — гуляка, «бодай» — тот, кто бодается). От прозвища Шпиляй через притяжательный суффикс -ев и возникла фамилия Шпиляев, то есть «сын Шпиляя». Интересно, что в основе лежит не церковное имя, а чисто бытовое, народное слово.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным регионам России, встречается в документах XVII–XVIII веков, когда активно формировались фамилии по такому типу. В отличие от более распространённых фамилий на -ов/-ин, Шпиляев сохраняет редкий суффикс прозвища, что указывает на относительно позднее закрепление фамилии — когда прозвище ещё не успело «обкататься» до стандартной формы.

Версия о связи с немецким «Spiel» (игра) или еврейским «шпиль» (история, рассказ) маловероятна для русской фамилии: во-первых, суффикс -яев не характерен для таких заимствований, во-вторых, фамилия фиксируется в русских переписных книгах в среде крестьян и посадских, а не среди иностранцев. Скорее всего, перед нами чисто славянская, «говорящая» фамилия от прозвища, которое давали либо по внешности, либо по остроте языка.