Фамилия Валентей происходит от церковного имени Валент — краткой формы имени Валентин. С латыни оно переводится как «сильный», «крепкий», «здоровый». В древности это имя носил святой мученик Валент, диакон Елийской церкви, человек преклонного возраста, прекрасно знавший Священное Писание.

Словообразовательная модель здесь не самая частая: суффикс -ей указывает на принадлежность (буквально «сын Валента»). В русских фамилиях такой формант встречается реже, чем привычные -ов/-ев или -ин. Он характерен для западнорусских и украинских земель, где под влиянием польской ономастики могли оформлять отчества с окончанием -ей. Поэтому географически фамилия Валентей чаще встречается в Беларуси, на западе Украины и в приграничных областях России.

В русской традиции имя Валент почти не использовалось как самостоятельное — оно воспринималось как сокращение от Валентина. Однако в церковных святцах Валент почитается отдельно, что и позволило имени закрепиться в качестве основы для фамилии. Таким образом, носитель фамилии Валентей — потомок человека, которого в миру звали Валент (или Валентин), а в документах записали через уменьшительно-притяжательную форму.

Сравнение с однокоренными фамилиями показывает, что Валентей стоит особняком: Валентинов, Валентинович — типичные русские варианты, а Валентей остался в той диалектной среде, где предпочитали краткие, «усечённые» формы имён.