Фамилия Завалеевы образована от прозвища или географического названия, в основе которого лежит слово «завал». В диалектах «завалом» называли заслон, преграду, нагромождение брёвен или камней, а также глубокий овраг, лог, заваленный лесом. Человек мог получить прозвище Завалей, если жил за таким оврагом, у завала, или если занимался расчисткой завалов в лесу. Встречается и другая версия: в некоторых говорах «завалой» называли медлительного, неповоротливого человека — того, кто «заваливается», то есть действует неспешно.

Фамилия оформлена по самой распространённой в русской ономастике модели: суффикс -ев присоединялся к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или й (Завалей → Завалев). Форма множественного числа — Завалеевы — типична для дворянских и купеческих родов, а также для фамилий, закрепившихся в документах как обозначение целой семьи или рода. В быту же одного человека чаще называли Завалеев, а в официальных бумагах писали «Завалеевы», имея в виду всех домочадцев.

География фамилии указывает на её преимущественное бытование в центральных и южнорусских регионах, особенно в Тамбовской, Рязанской и Воронежской губерниях. Встречаются также варианты написания — Завалов, Завалин, Завальнов, но Завалеев стоит особняком: в нём отчётливо слышна исходная форма прозвища (Завалей), а не нарицательное существительное «завал».

Среди носителей фамилии встречаются крестьяне и однодворцы, но встречаются и представители духовенства — в семинарской среде фамилии нередко давали по названию села или урочища, где родился будущий священник. Точное время возникновения фамилии Завалеевы установить сложно: письменные источники фиксируют её с XVIII века, но устная традиция могла быть гораздо старше. Окончательно говорить о конкретной дате и месте можно только после углублённых генеалогических изысканий в конкретной ветви рода.