Фамилия Зиновей — редкий пример, когда мы имеем дело не с привычной патронимической моделью на -ов/-ев или -ин, а с архаичной формой, сохранившей имя-основу почти в первозданном виде. В подавляющем большинстве случаев фамилии образовывались от полных или уменьшительных форм крестильных имён с помощью суффиксов принадлежности. Здесь же перед нами, скорее всего, застывшая форма самого имени в звательном или именительном падеже, что встречается в русской ономастике крайне редко и обычно указывает на очень раннее происхождение или прозвищное бытование.

Основа фамилии — каноническое имя Зиновий (от греческого «Зенобиос» — «живущий богоугодно»). В народной речи имя часто редуцировалось: Зиновий превращался в Зиновея, а затем и в Зиновея. Фамилия Зиновей могла закрепиться за человеком, которого в быту звали просто Зиновей, без патронимического суффикса. Такая модель образования («чистое» имя в качестве фамилии) характерна для украинской и белорусской традиций, но в русской среде встречается в основном у старообрядцев или в северных говорах, где фамилии складывались позже и из прозвищ.

Другая, менее вероятная версия связывает фамилию с прозвищем от диалектного слова «зиновий» или «зиновей», которое могло обозначать что-то связанное с зимой, стужей или зимним промыслом. Однако в известных словарях русских говоров такое слово не зафиксировано, поэтому версия с личным именем остаётся основной. В любом случае, фамилия не получила широкого географического распространения и осталась точечной.

Если сравнивать с однокоренными, то Зиновьев — массовая фамилия, образованная по стандартной модели «чей сын?». Зиновей — её редкий вариант, который мог возникнуть независимо, в местности, где фамилии фиксировались не по отцу, а по личному имени самого человека (например, в переписных книгах XVII века могли записать «Ивашка Зиновей»). Таким образом, предок носителя этой фамилии, вероятнее всего, был человеком, которого в его окружении знали просто как Зиновея, и это имя со временем стало родовым.