Фамилия Бермелеева — женская форма, а мужская, Бермелеев, образована от прозвища или имени Бермелей. Основа фамилии звучит необычно для русского уха, и это первый ключ к её разгадке. Скорее всего, корень здесь тюркский: «берме» или «бермеле» в ряде тюркских языков означает «не дающий», «скупой» или, в другом значении, «подарок» (ср. татарское «бирмә» — «не давай», но и «бермәк» — «дар»). Прозвище могли дать либо прижимистому человеку, либо, наоборот, тому, кто родился по обету или в дар (такие имена-обереги были распространены у татар и башкир).

Суффикс -еев указывает на модель фамилий, характерную для тюркских заимствований в русском языке. В отличие от исконно русских -ов/-ев, которые присоединяются к основам на согласную, здесь мы видим вариант, типичный для фамилий из тюркских прозвищ на -ей (ср. Ахметеев, Мамедеев). То есть предок Бермелеевых был человеком, которого в русской среде звали Бермелей — это либо прямое тюркское имя, либо русифицированная форма прозвища.

Географически фамилия тяготеет к регионам бывшего Казанского ханства и Поволжья, где веками шло смешение русского и тюркского населения. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении — возможно, от конкретного рода в одном из сел бывшей Казанской или Симбирской губерний. В дворянских родословных книгах Бермелеевы не зафиксированы, что указывает на крестьянское или мещанское сословие предков.

Любопытно, что у фамилии есть омонимичный, но совершенно иной по смыслу вариант — от русского слова «берло» (палка, посох). Однако в таком случае мы бы ожидали форму Берлов или Берловин, а не Бермелеев. Поэтому тюркская версия остается основной и наиболее логичной: предки Бермелеевых — выходцы из тюркской среды, получившие прозвище по качеству характера или по имени-пожеланию, которое со временем закрепилось как фамилия.