Фамилия Солей — редкий для России случай, когда фамилия не переделана на русский лад, а сохранила западноевропейское написание и звучание. Встречается она в основном у потомков выходцев из Франции или, реже, из регионов, где были сильны французские культурные влияния (например, у обрусевших дворянских семей или у ремесленников, приехавших в Российскую империю в XVIII–XIX веках).

Происхождение фамилии прозрачно: французское soleil переводится как «солнце». В русской передаче фамилия могла писаться и как Соле́й, и как Соле́ль, но закрепился именно вариант без второго «ль». Вряд ли это прозвище по характеру («солнечный человек») — скорее всего, фамилия образована от названия местности. Во Франции существует несколько топонимов Soleil (например, коммуна в департаменте Эна, или местечко Солей в Провансе). Человек, переехавший оттуда, получал прозвище по месту прежнего жительства, которое затем стало фамилией его потомков.

Менее вероятная, но возможная версия — фамилия могла возникнуть как указание на профессию. В средневековой Франции Soleil иногда давали золотых дел мастерам или вышивальщицам, работавшим с золотыми нитями, — как метафору блеска и света. Однако таких подтверждений в источниках мало, и топонимическое объяснение надёжнее.

В России носители фамилии Солей — это, как правило, потомки французских гувернёров, офицеров или специалистов, приглашённых на службу в XVIII веке. После революции 1917 года многие из них эмигрировали, но часть осталась. Фамилия не получила широкого распространения, поэтому её обладателей можно встретить точечно в крупных городах — Москве, Санкт-Петербурге, а также в южных регионах, где исторически селились иностранные колонисты.

В отличие от большинства русских фамилий, Солей не имеет суффикса -ов, -ин или -ский, что сразу выдаёт её нерусское происхождение. Это не адаптированный вариант, а прямая транслитерация французской фамилии. По этой же причине фамилия не склоняется по падежам: «Анна Солей», «письмо от Солей».