Фамилия Закаляев — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано не с характером, а с ремеслом. Основа «закал» в русских говорах имела два значения: либо «закалка» (процесс упрочнения металла), либо «закал» в хлебе (непропечённое место). Но суффикс -яй подсказывает, что перед нами не качество, а деятель. В старину «закаляй» — это тот, кто занимается закалкой: кузнец, оружейник или мастер по обработке металла. Фамилии с суффиксом -яй (-ай) образовывались от глагольных основ и часто указывали на профессию (сравните: Ломай — ломовой извозчик, Стреляй — стрелок). Так что Закаляев — это «сын закаляя», то есть потомок мастера, который закаливал железо.

Модель образования типична для русских фамилий: прозвище на -яй (Закаляй) плюс патронимический суффикс -ев. Форма Закаляев, а не Закаляев, закрепилась благодаря мягкому произношению основы. Географически фамилия встречается редко, преимущественно в Поволжье и на Урале — регионах, где кузнечное дело и металлообработка были традиционно развиты. Встречаются варианты написания с одной «л» (Закаляев), но это скорее ошибки писцов, чем самостоятельная ветвь.

Версия о происхождении от слова «закал» в значении «непропечённый хлеб» маловероятна: такое прозвище дали бы нерадивому пекарю, но суффикс -яй для него нехарактерен, да и среди носителей фамилии нет связи с пекарским делом. Куда логичнее считать предка Закаляева кузнецом или оружейником, который славился умением закалять сталь. Фамилия недворянская, крестьянская или мещанская, что подтверждается отсутствием в родословных книгах и частой встречаемостью в метрических книгах сельских приходов.