Фамилия Урлаев — одна из тех, где ясна словообразовательная модель, но спорна основа. Суффикс -ев указывает на патронимическое происхождение: фамилию образовали от личного имени или прозвища Урлай. Вопрос в том, что скрывается за этим корнем.

Самая вероятная версия связывает Урлая с тюркскими языками. В ряде тюркских наречий «урла» или «урлак» означает «вор» или «разбойник». Прозвище Урлай могли дать человеку с соответствующим промыслом или, наоборот, в качестве охранительного имени, чтобы отвести от ребёнка реальное воровство. Подобная практика — называть детей «плохими» словами для защиты от сглаза — хорошо известна у многих народов. География фамилии это подтверждает: Урлаевы чаще всего встречаются в Поволжье и на Урале, в регионах с длительным тюркским влиянием (татары, башкиры, чуваши).

Менее распространённая гипотеза выводит основу из калмыцкого «урл» — «злой, сердитый». В таком случае Урлай — это прозвище по характеру: вспыльчивый, гневливый человек. Эта версия правдоподобна, но уступает первой по частоте упоминаний в ономастических работах.

С точки зрения социальной истории, фамилия Урлаев не относится к дворянским или книжным. Она бытовала в крестьянской и мещанской среде, что типично для прозвищных фамилий, возникших в XVI–XVII веках. В дореволюционных метрических книгах Урлаевы фиксируются как государственные крестьяне, реже — как казаки.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Урлаев стоит в одном ряду с Урловым, Урлиным, Урмановым. Все они образованы от тюркских корней, но с разными суффиксами, что указывает на разные диалектные зоны. Урлаев — форма с аффиксом -ай, характерным для прозвищ в татарском и башкирском языках.