Фамилия Сытяев — редкий случай, когда основа прозвища почти стёрлась, но оставила чёткий след в словообразовании. В ней отчётливо выделяется суффикс -яев, который в русских фамилиях встречается гораздо реже, чем стандартные -ов или -ин. Этот суффикс характерен для фамилий, образованных от прозвищ или имён с основой на мягкий согласный или на -я: например, Сытяй — так могли называть человека в быту.

Корень «сыт-» прямо указывает на связь с сытостью, едой. В древнерусском языке «сытый» значило не только «наевшийся», но и «обильный», «достаточный». Скорее всего, прозвище Сытяй дали человеку с хорошим аппетитом, крепкого телосложения, либо тому, кто жил в достатке и не знал голода. В говорах существовало и слово «сытяга» — так называли любителя плотно поесть, упитанного мужчину. Таким образом, Сытяев — потомок того, кого в округе знали как Сытяя.

Версия о том, что в основе лежит тюркское имя или слово, маловероятна. Фонетика фамилии чисто славянская, а суффикс -яев типичен для северных и центральных областей России, особенно для Вологодчины, Костромской и Архангельской губерний. Там же чаще всего встречались прозвища, связанные с едой и бытом. В документах XVI–XVII веков можно найти похожие фамилии — Сытин, Сытов, Сытников, но Сытяев стоит особняком: он образован не от прилагательного, а от личного прозвища в уменьшительно-пренебрежительной форме.

Сословного барьера у фамилии не было. Сытяевы могли быть и крестьянами, и посадскими людьми, и мелкими служилыми. Судя по модели, фамилия закрепилась не позднее XVII века, когда прозвища активно переходили в наследственные фамилии. Сегодня Сытяевы встречаются редко, в основном в Поволжье и на Урале — это следствие поздних миграций из северных регионов.