Фамилия Зоя — редкий случай, когда фамилия целиком совпадает с женским крестильным именем, не обрастая типичными фамильными суффиксами вроде -ов или -ин. Такая модель образования говорит о позднем или нерусском происхождении фамилии: скорее всего, её зафиксировали в документах уже в XX веке, когда имя Зоя перестало быть исключительно монашеским и вошло в широкий обиход. Если бы фамилия возникла раньше, её бы переделали в Зоев или Зоин.

Само имя Зоя пришло из греческого языка и переводится как «жизнь». Христианская традиция знает несколько святых с этим именем. Самая известная — мученица Зоя Римская, память которой приходится на 31 (18) декабря. Согласно житиям, во II веке за веру во Христа была сожжена Зоя Атталийская (Памфилийская). Ещё одна история связана с преподобной Зоей Вифлеемской: по преданию, она была блудницей, которую отшельник Мартиниан обратил к праведной жизни, и она окончила дни в монастыре. С днём памяти Зои связана народная примета: если на Зоин день услышать соловья раньше кукушки, лето пройдёт счастливо.

Фамилия Зоя могла возникнуть и как «матроним» — по имени матери. В русских семьях, где отец отсутствовал или его роль была незначительна, детей могли записывать по материнскому имени. Особенно часто это встречалось у незаконнорождённых детей или в семьях, где мать была главной кормилицей. Поэтому предок с фамилией Зоя мог быть сыном или дочерью женщины по имени Зоя.

Окончательно определить точное место и время возникновения рода Зои можно только через генеалогические исследования. Фамилия встречается редко, и её носители, скорее всего, происходят из южных регионов России, Украины или из семей, где греческое имя сохранялось как дань традиции.