Chaley, idem en arpitan, est mentionné en 1251 sous la forme identique: Chaley ; nous retrouvons ce lieu avec un Challey ayant doublé une consonne en 1485. Une description de la Bourgogne datée de 1734 nous cite un Chalay puis un dénombrement bourgugion nous livre un Challay en 1790.
Ce toponyme, selon Ernest Nègre, dériverait de l'anthroponyme latin Calius, peut-être propriétaire du domaine gallo-romain ayant laissé son nom à ces lieux.
Nous retrouvons un Grand Chaley au Moyen-Âge dans la région de Gex.