Фамилия Синюхаева — редкий случай, когда прозвище перешло в фамилию почти без изменений, сохранив свою первоначальную звуковую форму. Основа здесь — «синюха», слово с несколькими значениями, и чтобы понять, кем был предок, нужно разобраться, какое из них стало источником.

Самая вероятная версия — прозвище по цвету волос или кожи. «Синюха» на Руси — человек с синюшным, бледным или смуглым оттенком лица, либо тот, у кого была темная, «сизая» борода. В крестьянской среде такие прозвища давали без злого умысла, просто по внешнему признаку. Менее распространённая, но тоже возможная версия — связь с растением синюхой (Polemonium caeruleum), которое использовали в народной медицине. Тогда прозвище мог получить знахарь или травник, лечивший отварами из этого цветка.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Синюхаев — сын Синюхая. Окончание -ая — женская форма, закрепившаяся в документах (в переписях часто записывали жен и вдов по мужу: «вдова Синюхаева»). В мужском роде фамилия звучала бы как Синюхаев, но в современном русском языке женский вариант не склоняется по мужскому образцу — это норма.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным регионам России, особенно к Воронежской, Курской и Ростовской областям. Встречается она нечасто, что подтверждает её прозвищное происхождение: такие фамилии редко возникали в крупных городах, а закреплялись в сёлах, где прозвище было известно всей округе.

Стоит отметить, что в некоторых говорах «синюхой» называли также гриб-синяк или даже вид рыбы (уклейку), но эти значения маловероятны для прозвища человека — они слишком узкопрофессиональны. Поэтому основная версия — внешность или, реже, занятие травничеством — остаётся наиболее убедительной. Фамилия не имеет отношения к дворянским родам и, скорее всего, принадлежала крестьянам или однодворцам, что типично для фамилий с «цветовой» основой.