Фамилия Валлев редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. Первое, что бросается в глаза — необычный суффикс. В русских фамилиях на -ев ударение обычно падает на основу (Ива́нов, Петро́в), но Валлев звучит с ударением на последний слог — Валле́в. Это сразу наводит на мысль, что перед нами не исконно русская, а скорее русифицированная фамилия, пришедшая из западных языков.

Самая вероятная версия: фамилия восходит к французскому или итальянскому корню. Во французском есть слово «vallée» — долина. В итальянском «valle» — то же самое. Прозвище или фамилия Валле (Valle) могла достаться человеку, жившему в долине или рядом с ней. Когда носитель такой фамилии оказывался в Российской империи, его фамилию адаптировали под русскую грамматику, добавив типичный суффикс принадлежности -ев. Так Валле превратился в Валлева. Подобное происхождение характерно для обрусевших дворянских или купеческих родов западноевропейского происхождения.

Вторая версия, менее убедительная, связывает фамилию с финно-угорскими языками, например, с финским «valo» — свет. Но суффикс -ев для финских фамилий нетипичен, и фонетически переход «вало» в «валлев» требует натяжек. Поэтому французско-итальянская гипотеза выглядит предпочтительнее.

В русском языке существует и фамилия Валев, образованная от имени Валя (уменьшительное от Валентин). Но написание с двумя «л» — Валлев — чётко отделяет её от этого ряда. Двойное «л» — ещё один аргумент в пользу западного заимствования, так как в исконно русских фамилиях удвоение согласных встречается редко и обычно связано с прозвищами (например, Гуллев от «гулять»).

Сословная принадлежность носителей фамилии Валлев могла быть разной: от обрусевших иностранных специалистов, приглашённых на службу, до крестьян, получивших фамилию по прозвищу предка. Точных данных о географической концентрации фамилии нет, но в современных справочниках она встречается единично, что подтверждает её редкость.