Фамилия Собольев образована от прозвища или нецерковного имени Соболь. В основе лежит название ценного пушного зверька — соболя. На Руси такие «звериные» прозвища были распространены: человека могли прозвать Соболем за ловкость, хитрость, богатство или, напротив, за худобу и юркость. Но есть и другая, более вероятная версия: Соболем могли называть скорняка, охотника или торговца пушниной — того, чья жизнь была напрямую связана с соболиным промыслом.

Фамилия относится к типичной модели русских фамилий на -ев (а не -ов), что указывает на происхождение от основы на мягкий согласный или на -ь. Форма Собольев — притяжательное прилагательное, отвечающее на вопрос «чей?»: сын Соболя, то есть потомок человека по прозвищу Соболь. Суффикс -ев здесь закономерен: от слова «соболь» притяжательная форма — «соболев», а от имени Соболь — «Собольев» (с сохранением мягкого знака в основе).

В ономастике фамилия Собольев — вариант более частой фамилии Соболев. Разница в одну букву (ь) не случайна: она может отражать диалектные особенности произношения или старую орфографию. В некоторых говорах «соболь» произносили как «соболь», и фамилия писалась с мягким знаком. Также в дореволюционных документах встречается написание «Собольевъ» — с буквой «ять» и твёрдым знаком на конце, что позже закрепилось в современной форме.

Географически фамилия Собольев редкая. Её очаги — в основном северные и сибирские регионы России, где был развит пушной промысел: Вологодская, Архангельская области, а также Урал и Зауралье. Встречается и у старообрядцев, которые часто сохраняли архаичные формы фамилий. В отличие от массовой фамилии Соболев, Собольев — более локальный, менее распространённый вариант, что делает её хорошим маркером для генеалогического поиска: если ваши предки носили именно эту форму, стоит искать их в северных или сибирских губерниях.

Сословный состав носителей фамилии был разнородным: от крестьян-охотников до купцов и мещан, торговавших пушниной. В дворянских родословных книгах Собольевы не зафиксированы — фамилия оставалась в основном в среде простого люда.