Фамилия Ветляева образована от прозвища или мирского имени Ветляй. Её основа — слово «ветла», так на Руси называли один из видов ивы, чаще всего иву белую (Salix alba). Дерево это было хорошо знакомо в средней полосе и на юге: ветла росла по берегам рек, её гибкие прутья шли на плетение корзин, а из коры добывали дубильные вещества.

Человек, получивший прозвище Ветляй, мог быть связан с этим деревом разными путями. Чаще всего так называли того, кто жил у зарослей ветлы, либо занимался заготовкой ивового лыка или прутьев. В некоторых говорах «ветляй» могло означать и долговязого, худого человека — по ассоциации с гибким и тонким стволом. Возможна и другая версия: прозвище давали по месту жительства — выходцу из деревни Ветляево или Ветляй. Такие топонимы встречаются в Поволжье, особенно в Самарской и Саратовской областях, где речные поймы густо поросли ветлой.

Суффикс -ев в окончании указывает на принадлежность: Ветляева — это «дочь или жена Ветляя». Модель образования типична для русских фамилий, но не для всех регионов одинакова. В северных и центральных губерниях чаще встречается форма Ветляев (с суффиксом -ев), тогда как в южнорусских областях могла закрепиться форма Ветляев или даже Ветляйкин. Сама фамилия не относится к числу частых: по данным современных исследований, она сосредоточена в основном в Волго-Вятском регионе и на Урале, что косвенно подтверждает её связь с местными гидронимами и топонимами.

В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) основа «ветла» рассматривается в ряду «растительных» прозвищ — наряду с Дубовым, Осининым, Сосниным. Однако Ветляев стоит особняком: в отличие от массивных дубов или сосен, ветла ассоциировалась с чем-то податливым, прибрежным, недолговечным. Возможно, в основе прозвища лежала ироничная характеристика — «гнущийся, как ветла», что в крестьянской среде могло быть как укором, так и констатацией гибкого характера.

Что касается сословной принадлежности, то Ветляевы в документах XVIII–XIX веков встречаются как среди государственных крестьян, так и среди мещан. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Это вполне объяснимо: прозвище слишком привязано к быту и ландшафту, чтобы стать основой для герба.