Фамилия Удоева — женская форма от Удоев, и её основа почти наверняка связана не с молоком, а с личным именем или прозвищем. Самое прямое объяснение лежит в неканоническом имени Удой. В старину на Руси такие имена давали по разным приметам: «Удой» могло быть прозвищем человека, который много доит, либо, наоборот, того, кто получает хороший «удой» от скота. Однако более вероятно, что в основе лежит имя Удой, образованное от глагола «удоить» в переносном смысле — «выманить, выпросить» или даже «вымогатель». В словаре древнерусских прозвищ встречается слово «удой» как обозначение ловкого, умеющего вытянуть выгоду человека.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Удоев — сын Удоя. Это типичная патронимическая модель для русских фамилий, распространённая в центральных и северных губерниях. Важно, что фамилия не крестьянская в значении «отхожего промысла»: Удоевы могли быть как вольными землепашцами, так и посадскими людьми, но вряд ли дворянами — фамилия редкая и не встречается в столбцовых родословных книгах.

Географически фамилия Удоева встречается преимущественно в Вологодской и Архангельской областях, что косвенно подтверждает северное происхождение. В этих краях слово «удой» в местных говорах имело ещё одно значение — «небольшой залив, заводь», но связь с прозвищем здесь слабая, так как топонимические фамилии обычно образуются через суффикс -ский (Удойский). Поэтому версия с личным прозвищем остаётся основной.

В написании фамилии возможна вариация: Удоева и Удоев — без изменения корня. Если встретите вариант Удоева с ударением на первый слог, это диалектная особенность северных говоров, где «о» в безударной позиции произносится отчётливо. В целом фамилия редкая, но прозрачная по смыслу: предок носителя мог быть человеком расчётливым или умелым хозяином, умеющим «выдоить» прибыль из любого дела.