Фамилия Сурсаева — женская форма от Сурсаев, а тот образован от мужского личного имени или прозвища Сурсай. В основе лежит тюркский корень «сур» — серый, тусклый, бледный, а также «гнать, преследовать». Наиболее вероятная версия: Сурсай — это прозвище человека с бледным, нездоровым цветом лица. В тюркских языках, особенно в татарском и башкирском, такие прозвища по внешнему виду были распространены.

Суффикс -ев указывает на русскую модель образования фамилий от иноязычных основ: Сурсай → Сурсаев. Фамилия не типична для центральной России, а привязана к регионам, где издавна жили татары, башкиры или чуваши, — Поволжье, Урал, отчасти Западная Сибирь. Встречается она нечасто, что говорит о локальном бытовании, возможно, в одном или нескольких соседних селах.

Есть и другая, менее очевидная версия: от тюркского «сурса» — тянуть, волочить, что могло стать прозвищем медлительного человека. Но она слабее, потому что в тюркских прозвищах цветовые обозначения встречаются чаще, чем глагольные основы в роли личных имен.

Сословно предки Сурсаевых скорее всего были крестьянами или служилыми людьми из татарских мурз, перешедших на русскую службу. В документах XVIII–XIX веков фамилия могла писаться с вариациями: Сурсай, Сурсаев, Сурсаева — из-за неустойчивой фиксации в метриках. Если искать однокоренные фамилии, то это Сурсин, Сурсаков — они образованы от тех же корней, но с другими суффиксами.