Фамилия Трухляев — один из тех случаев, когда прозвище, лёгшее в основу, не требует сложных этимологических разысканий. Корень здесь прозрачен: «трухлявый», то есть гнилой, дряблый, ненадёжный. Однако за этим прямым значением стоит не столько характеристика внешности, сколько насмешливое прозвище, которое в крестьянской среде давали человеку хилому, болезненному или, напротив, ленивому и вялому — «трухлявому» в переносном смысле. В русских говорах слово «трухлявый» имело и оттенок «ветхий, рассыпающийся», поэтому прозвище могло пристать к тому, кто выглядел старше своих лет или неряшливо одевался.

Фамилия образована по стандартной восточнославянской модели: основа «Трухляй» (усечённая форма от «трухлявый») плюс патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность: «сын Трухляя». Суффикс -ев, а не -ов, объясняется тем, что основа оканчивается на мягкий согласный «й». Интересно, что фамилия встречается почти исключительно в южнорусских регионах — в Воронежской, Ростовской областях, а также на Украине (в форме Трухляєв). Это сужает круг поисков: предки носителей фамилии, скорее всего, были крестьянами или однодворцами из чернозёмной полосы.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Трухин, Трухинцев, Трухляков — показывает, что Трухляев стоит особняком. Если Трухин чаще связывают с каноническим именем Трифон (через уменьшительную форму Труха), то в Трухляеве диалектный корень сохранился в чистом виде, без «облагораживания» через церковное имя. Это говорит о том, что прозвище было дано уже в XVI–XVII веках, когда в крестьянской среде ещё свободно бытовали бытовые характеристики.

Встречается также версия, что основой могло стать слово «трухля» — так в некоторых говорах называли труху, перегной. Тогда прозвище мог получить человек, работавший с землёй или живший в бедности, «как трухля». Однако эта гипотеза менее убедительна: прозвища от абстрактных существительных в русской антропонимии встречаются реже, чем от прилагательных, а суффикс -яй типичен именно для прозвищ-характеристик (сравни: Ширяй, Кисляй, Гниляй).

В сословном отношении Трухляевы — почти поголовно крестьяне и мещане. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её «низовое» происхождение. В метрических книгах XIX века фамилия встречается в написании через «и» — Трухляив, но это лишь отражение акающего произношения юга России.