Фамилия Алемзаева — редкий случай, когда географический след в основе просматривается отчётливее, чем прозвище или профессия. Её корень, скорее всего, связан с топонимом Алемза — название населённого пункта, которое могло существовать в регионах Поволжья или Приуралья. В этих местах, где веками жили татары, башкиры и чуваши, фамилии на -ев нередко образовывались от названий деревень или рек: переселенец из Алемзы становился Алемзаевым. Если такого села не сохранилось, основой могло послужить личное имя Алемза — вариант тюркского имени Алимза (от арабского «алим» — знающий, учёный) с характерным для диалектов переходом «и» в «е».

Формант -ев указывает на русскую модель патронимии, но сама фамилия явно невеликорусского происхождения. Скорее всего, она оформилась в среде крещёных татар или мишарей, которые в XVII–XIX веках получали фамилии по отцу или месту жительства, но с русским окончанием. Суффикс -за в тюркских именах (как в Алемза) означает «рождённый» или «потомок», так что полное значение исходного имени — «рождённый учёным» или «дитя знания». При этом фамилия могла закрепиться и за русскими крестьянами, если они переняли прозвище от соседей-инородцев — такое бывало в смешанных волостях Казанской или Уфимской губерний.

Встречаемость фамилии сегодня крайне низкая. В открытых базах данных и телефонных справочниках носители фиксируются точечно — в Татарстане, Башкортостане и Оренбургской области. Это подтверждает региональную привязку. Вариант написания с буквой «з» в корне (Алемзаев, а не Алемсаев) говорит о звонком произношении в исходном слове — для тюркских языков это нормально, а в русской записи сохранилось как маркер диалекта.

Других версий, вроде связи с немецким или финно-угорским корнем, нет — они не подтверждаются ни ареалом, ни словообразованием. Фамилия Алемзаева — это, по сути, топонимический или именной след, который выводит нас к конкретному уголку на карте, где когда-то жил человек, давший начало роду.