Фамилия Сысоев образована от имени Сысой, которое на Руси бытовало и как церковное, и как мирское. Проще говоря, предок носителя этой фамилии носил имя Сысой, а его потомки со временем закрепили за собой отчество в форме притяжательного прилагательного: «чей сын?» — Сысоев. Суффикс -ев указывает на принадлежность роду человека по имени Сысой.

Само имя Сысой пришло из греческого языка и означает «сосиска» или «наполненный жизнью», что в древности воспринималось скорее как пожелание здоровья и силы. В святцах это имя связано с преподобным Сысоем Великим, египетским пустынником V века, поэтому оно считалось вполне благочестивым. Однако в народной среде его нередко давали не в честь святого, а по традиции, как одно из распространённых бытовых имён, — отсюда двойственное толкование основы.

Интересно, что в старинных документах встречаются разные написания: Сысой и Сисой. Отсюда возможны параллельные фамилии — Сысоев и Сисоев, хотя последняя встречается заметно реже. Написание через «ы» закрепилось как основное, и именно оно легло в основу современной фамилии.

Среди известных носителей фамилии — Екатерина Алексеевна Сысоева (1829–1893), автор детских рассказов «История маленькой девочки», «Жизнь Гарфильда», «Жизнь Бичер-Стоу». Её пример показывает, что фамилия не была привязана к какому-то одному сословию: её носили и крестьяне, и мещане, и дворяне, поскольку имя Сысой было распространено по всей Руси.

Отдельного упоминания заслуживает то, что фамилия Сысоев относится к числу «патронимических» — таких, которые образованы напрямую от личного имени отца. Это одна из самых древних и массовых моделей русских фамилий, поэтому Сысоевы встречаются повсеместно, но чаще всего в центральных и северных регионах России, где имя Сысой держалось дольше всего.