Фамилия Водонаева — яркий пример того, как русская фамилия может быть образована не от имени или профессии, а от прозвища, основанного на внешнем признаке или привычке. В её основе лежит словосочетание «водой наевшийся», то есть человек, который много пьёт воды. В старину так могли прозвать того, кто постоянно утолял жажду, пил воду в больших количествах. В отличие от более понятной «Водянова», где корень «водян» указывает на водянистого человека или того, кто работает с водой, «Водонаев» — глагольная форма, что встречается реже.

Суффикс «-ев» указывает на принадлежность: Водонаев — сын Водонаева. Модель образования здесь нестандартная: основа «водона-» (от «водой наевшийся») плюс патронимический суффикс. Обычно такие фамилии закреплялись за людьми, чьё прозвище было хорошо известно в деревне. Скорее всего, предок носителя фамилии был простым крестьянином, и прозвище ему дали соседи за заметную особенность — чрезмерное потребление воды.

Географически фамилия редкая, встречается в основном в центральных и южных регионах России. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) прямых параллелей нет, что подтверждает её локальный характер. Интересно, что в некоторых говорах «водонай» могло означать не просто пьющего воду, а человека, который разбавляет вино или квас водой, то есть экономного или небогатого. Эта версия менее популярна, но имеет право на существование.

В отличие от фамилий на «-ин» (типа Водянин), которые часто указывают на место жительства у воды, Водонаева чётко привязана к личной характеристике. Встречаются ли в истории известные носители — данных мало, фамилия не аристократическая, а народная, что делает её типичным примером того, как простое бытовое наблюдение становилось родовым именем на века.