Фамилия Чамаев образована от тюркского имени Чамай. В основе лежит арабское слово «джамал» — «красота», которое в тюркском произношении дало формы Джамай, Чамай. Суффикс -ев указывает на русскую патронимическую модель: Чамаев буквально значит «сын Чамая». Такое оформление фамилии — обычная практика для народов Поволжья, Кавказа и Средней Азии, чьи имена попали в русскую официальную документацию в XIX — начале XX века.

Чаще всего фамилия встречается у кумыков и чеченцев. У кумыков она распространена в Дагестане, у чеченцев — в равнинных и предгорных районах. Встречается также у татар, но реже. География бытования подсказывает, что предки носителя фамилии, скорее всего, были мусульманами, а имя Чамай давали в честь красивого, статного ребёнка — с пожеланием внешней и внутренней привлекательности.

В русском написании возможна путаница с фамилией Чамаев, образованной от прозвища «чама» — так в некоторых говорах называли неряху или грязнулю. Но это редкая севернорусская линия, и она не связана с основной массой носителей фамилии. Основной корень — всё-таки имя Чамай, и это типичная для Кавказа и тюркского мира фамилия, указывающая на происхождение от человека с этим именем.

Сословная принадлежность предков могла быть разной: от крестьян до узденей (свободных общинников) у горских народов. Никаких данных о дворянстве или массовом переселении Чамаевых в центральную Россию нет. Фамилия остаётся локальной, привязанной к Северному Кавказу и Закавказью.