Фамилия Штырляев — редкий случай, когда основа слова почти наверняка имеет тюркское происхождение, а русский суффикс -ев добавляет ей привычное звучание. Если отбросить фамильный суффикс, остаётся корень «штырля» или «штыр», который не встречается в исконно русских именах и прозвищах. Наиболее правдоподобная версия связывает фамилию с тюркским словом «штыр» или «штырлы» — так в некоторых диалектах называли камыш, тростник или место, заросшее колючим кустарником. В Поволжье и Приуралье, где русские долго соседствовали с татарами, башкирами и чувашами, подобные прозвища приживались легко: человека, жившего у зарослей или работавшего с тростником (например, плёл циновки или крыл крыши), могли прозвать Штырляй.

Есть и вторая, менее вероятная версия: от глагола «штырять» (втыкать, вонзать) или существительного «штырь». Но тогда фамилия писалась бы через «и» — Штыряев, а форма с «ля» указывает на суффикс, характерный для тюркских заимствований. К тому же в русских говорах слово «штырь» редко становилось основой прозвища, а вот тюркские названия растений — постоянно.

Суффикс -ев (а не -ов) указывает, что основа оканчивалась на мягкий согласный или «й»: Штырляй → Штырляев. Такая модель типична для фамилий, возникших в XVI–XVII веках на юго-восточных окраинах Московского государства и в казачьих областях. Географически фамилия Штырляев встречается в основном в Оренбургской, Челябинской областях и Башкортостане — это подтверждает версию о приуральских корнях. Сословно носители, скорее всего, были государственными крестьянами или казаками: в тех краях редко встречались помещичьи крестьяне с такой фамилией.

Словообразовательно фамилия строится по схеме «прозвище + притяжательный суффикс». Прозвище Штырляй могло означать «живущий у камышей», «колючий как тростник» или даже «тот, кто работает с камышом». В любом случае, предок Штырляевых не был столичным боярином — его мир замыкался на речных поймах, зарослях и простом ремесле.