Фамилия Валкев — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. Первое, что бросается в глаза, — нестандартное сочетание корня и суффикса. В русской модели фамилий суффикс -ев обычно присоединяется к основам на мягкий согласный или на -й (Иван — Иванов, но Алексей — Алексеев). Основа «Валк» звучит твёрдо, поэтому с точки зрения нормы ожидалась бы форма Валков. Отклонение в написании — верный признак того, что фамилия, скорее всего, не великорусская, а пришла из другой языковой среды.

Скорее всего, Валкев — это русифицированный вариант фамилии из языков, где суффикс -ев закономерен. Самый прямой кандидат — болгарский язык. В болгарской ономастике суффикс -ев столь же распространён, как в русском -ов. Фамилия Валкев может быть образована от личного имени Валко — уменьшительной формы от Валентин или Валерьян. В таком случае предок носителя был болгарином, которого звали Валко, а его сыновья в России (или в среде русского делопроизводства) получили фамилию по отцу: Валкев. Другая возможность — происхождение от прозвища «Валко» (от глагола «валяться» или «валять»), но это менее вероятно: в болгарском «валко» означает неловкого, медлительного человека, но такие прозвища редко становятся основой фамилий без дополнительного суффикса.

Нельзя исключать и прибалтийский след. В Латвии и Эстонии встречаются фамилии с основой Valk-, и при переселении в Российскую империю их могли записать на слух как Валкев, добавив русское окончание. Но география бытования фамилии Валкев в современных базах данных указывает в основном на юг России и Украину, что подтверждает болгарскую версию: именно в этих регионах в XIX веке селились болгарские переселенцы. Таким образом, носитель фамилии Валкев с высокой вероятностью имеет корни в болгарской среде, а его предка звали Валко.