Фамилия Валовей — редкая и нестандартная по модели образования. В отличие от подавляющего большинства русских фамилий на -ов и -ин, она сохранила суффикс -ей, который в русской ономастике чаще встречается в прозвищах или в фамилиях украинского и белорусского происхождения (сравните: Кислей, Бондарей). Окончание -ей здесь, скорее всего, не уменьшительное, а указывает на носителя признака: «валовей» — тот, кто имеет отношение к валу.

Корень «вал» многозначен. Самая прямая версия — профессиональное прозвище. В русских говорах «валом» называли не только земляную насыпь, но и бревно, каток для утрамбовки, а также вал в механизме. «Валовей» могло означать человека, который работал с такими валами: плотника, строителя укреплений или мельника, обслуживающего водяное колесо. Вторая возможная основа — «вал» в значении «волна» (чередование л/л’). Тогда прозвище могли дать человеку с крупной, «валящейся» походкой или с буйным нравом — «ходит, как волна валит».

Менее вероятна, но допустима связь с глаголом «валить» в значении «сваливать, опрокидывать». В диалектах «валовей» — тот, кто валит лес, или, в переносном смысле, задира. Однако в этом случае ожидалась бы форма «Валивей» или «Валовей» с ударением на последний слог, что для фамилий нетипично.

Географически фамилия тяготеет к западнорусским и белорусским землям, где суффикс -ей в прозвищах жив до сих пор. Встречается она и на Украине, но реже. В дореволюционных переписях Валовей мог писаться через «о» или «а» (Воловей), так как в безударном положении буквы путали.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Валов — самая распространённая (отчество от прозвища Вал), а Валовей — вариант, застывший в форме прямого прозвища. Это значит, что предок носителя фамилии, скорее всего, не был сыном Вала (как в случае с Валовым), а сам носил прозвище Валовей, которое затем перешло к детям без изменений.