Фамилия Стерняев — редкий случай, когда прозвищное имя сохранилось в почти неизменном виде, минуя стадию уменьшительной формы. Основа здесь — «стерня»: так называют срезанные стебли злаков, оставшиеся на поле после жатвы. Человек мог получить прозвище Стерня за худобу (сравнение с торчащим сухим стеблем), за колючий нрав или за то, что работал на уборке стерни — пас скот на пожнивных полях. Суффикс -ев указывает на типичную патронимическую модель: Стерняев буквально значит «сын Стерни».

Интересно, что слово «стерня» имеет диалектные варианты — «стернь» и «стернея». В южнорусских говорах стернёй называли не только жнивьё, но и крупную щетину, что добавляет ещё одну возможную ассоциацию: прозвище могло закрепиться за человеком с жёсткими, торчащими волосами или бородой. В отличие от множества фамилий на -ин (Стернин, Стернов), форма на -ев в данном случае не случайна: основа Стерня заканчивается на мягкий звук, и русская морфология требует именно такого суффикса.

Фамилия фиксируется в основном в центральных и южных областях России — Тамбовской, Воронежской, Рязанской. Это зона традиционного земледелия, где слово «стерня» было обиходным. По сословной принадлежности Стерняевы почти наверняка крестьяне или однодворцы. Дворянских родов с такой фамилией в «Бархатной книге» или «Гербовнике» нет — она осталась в низовых слоях, что подтверждает её «земледельческое» происхождение.

В ономастических справочниках фамилию обычно связывают с прозвищем от нарицательного «стерня». Споров вокруг этимологии почти не возникает: корень прозрачен, альтернативные версии (например, от тюркского «стер» — «упрямый») выглядят натяжкой, поскольку слово имеет славянские параллели в польском «ściernisko» и украинском «стерня».