Фамилия Сорокаев образована от прозвища Сорокай. В основе, скорее всего, лежит не сама птица сорока, а тюркское мужское имя Сорокай (варианты — Сарыкай, Саракай). В языках тюркской группы «сары» означает «жёлтый» или «светлый, белокурый». Имя Сорокай давали мальчикам со светлыми волосами или бледной кожей — это было распространено у татар, башкир, чувашей и других народов Поволжья и Урала. Фамилия Сорокаев — типичная модель на -ев, которая закрепилась в русской среде при оформлении тюркских имён и прозвищ: к основе Сорокай добавили русский патронимический суффикс, указывающий на принадлежность («чей?» — Сорокаев, то есть сын Сорокая).

Есть и вторая, менее вероятная, версия: от прозвища Сорокай, данного бойкому, говорливому или пёстро одетому человеку по ассоциации с птицей. Однако в этом случае ожидалась бы форма Сорокин или Сороков — суффикс -аев для чисто русского образования нехарактерен. Поэтому тюркское происхождение выглядит убедительнее.

Географически фамилия Сорокаев встречается в основном в Поволжье (Татарстан, Башкортостан, Оренбургская область) и среди татарской и башкирской диаспоры. В дореволюционных документах носители фамилии записаны как крестьяне, реже — как мещане и казаки. Фамилия редкая, не попала в массовые списки дворянства, что подтверждает её «низовое» происхождение — от личного имени или прозвища простого человека.