Фамилия Сонаева образована от имени или прозвища Сонай. Основа здесь — тюркское мужское имя Сонай, которое встречается у многих народов: у татар, башкир, казахов, кумыков. В тюркских языках «сон» означает «последний», «конечный», а «ай» — «луна». Имя Сонай могло даваться последнему, позднему ребёнку в семье, родившемуся, когда других детей уже не ждали. Есть и другая версия: в некоторых диалектах «сона» — «красивый», «изящный», и тогда имя приобретает ласкательный оттенок.

Суффикс «-ева» указывает на принадлежность: Сонаева — «дочь или жена Соная». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от тюркских имён. Встречается она в основном у народов Поволжья, Северного Кавказа и Закавказья, где веками шло смешение славянских и тюркских родов. Если предки носителя фамилии жили в Дагестане или Чечне, основа могла быть иной: там «сона» означает «сокол» или «ястреб» — прозвище зоркого, быстрого или воинственного человека.

Фамилия сравнительно редкая. В дореволюционных списках она почти не попадается — это говорит о том, что окончательно она закрепилась в документах уже в советское время, когда паспортизация охватила все народы СССР. Поиск по базам показывает, что сегодня Сонаевы живут в Чечне, Ингушетии, Дагестане и в Москве. Других версий происхождения, кроме тюркской и кавказской, у этой фамилии нет — славянский корень здесь исключён, так как «Сона» не встречается в древнерусских именах или прозвищах.

В написании возможна путаница: иногда фамилию записывают как «Сонаева» через «о» или «Санаева» через «а». Но исходная форма с «о» — основная, и именно её стоит считать исторически верной.