Фамилия Тархаев — один из тех случаев, когда корень слова напрямую отсылает к социальному статусу предка, причем статусу довольно высокому. В основе лежит тюркское слово «тархан». В средневековых тюркских государствах, а позже и в Золотой Орде, тарханами называли людей, освобожденных от налогов и повинностей за особые заслуги — обычно военные или административные. Это было пожалование, которое давало право на землю и личную неприкосновенность. Позже, в Казанском и других татарских ханствах, тарханы составили привилегированное сословие, нечто среднее между дворянством и служилыми людьми.

Фамилия образована по русской модели с помощью патронимического суффикса -ев, который присоединялся к основам на мягкий согласный. Получается, что Тархаев — это «сын Тархана». Важно не путать с фамилией Тарханов: там суффикс -ов, и она образована от той же основы, но по более распространенной модели. Тархаев встречается реже, что может указывать на более локальное или позднее оформление фамилии в конкретном роду.

География фамилии в основном привязана к Поволжью, Приуралью и югу России — территориям, где исторически жили татары, башкиры, чуваши и другие народы, перенявшие этот социальный термин. Однако носителями фамилии могут быть и русские, чьи предки служили «тарханами» в составе служилых татар Московского государства, или же потомки крещеных татар. В документах XVI–XVII веков встречаются упоминания «тарханов» как особой категории служилых людей, получавших землю за охрану границ.

Слово «тархан» имеет и еще одно, более древнее значение — мастер, ремесленник, особенно кузнец. В некоторых тюркских языках, например в чувашском, «тархан» означает именно кузнеца. Поэтому нельзя исключать, что в отдельных случаях фамилия могла возникнуть не от сословного титула, а от прозвища мастера. Но для русской ономастики версия с социальным статусом остается основной и гораздо более распространенной.