Фамилия Сухостоев — наглядный пример того, как прозвище, данное по внешнему виду или образу жизни, превратилось в родовое имя. В её основе лежит прилагательное «сухой» и существительное «стой» (в значении «стойло», «загон для скота»). Буквально «сухостой» — это либо сухой, засохший на корню лес, либо, в переносном смысле, человек сухопарого телосложения. Слово «стой» в русских говорах имело и значение «постоянное место, жильё»; «сухостой» могло означать человека, который живёт на сухом, возвышенном месте, в отличие от болотистого. Однако самая вероятная версия — прозвище Сухостой дали высокому, худощавому мужчине, напоминающему засохшее дерево.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Сухостоев — сын Сухостоя. Такая модель образования типична для русских фамилий, возникших из прозвищ, и ставит Сухостоева в один ряд с такими фамилиями, как Кривошеев или Белостоев. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» упоминается модель, где основа — прилагательное + существительное, дающая меткое бытовое прозвище. Важно, что ударение в фамилии падает на последний слог — Сухосто́ев, что сохраняет акцент прозвища.

В документах фамилия встречается редко, что говорит о её локальном происхождении, скорее всего, в северных или центральных губерниях России, где слово «стой» было в ходу. Носители фамилии, вероятно, были крестьянами или однодворцами, получившими прозвище за характерную внешность. Никаких дворянских родов с такой фамилией не известно — это «народная» фамилия, возникшая в среде, где меткое слово ценилось выше формального имени.