Фамилия Чмерев образована от прозвища Чмель, которое в свою очередь восходит к диалектному слову «чмель» — шмель. В южнорусских и украинских говорах начальное «ч» вместо «ш» — не ошибка, а закономерное фонетическое явление, характерное для многих славянских диалектов. Прозвище Чмель могли дать человеку за внешнее сходство со шмелём: например, за густой бас, мохнатую бороду, медлительность или, наоборот, за назойливость. В некоторых говорах «чмель» имело и переносное значение — «ворчун» или «кропотливый работник».

Модель образования фамилии проста: основа Чмель + патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Чмелев, то есть сын Чмеля). Форма Чмерев, а не Чмелев, возникла из-за беглого гласного: в родительном падеже «Чмеля» звук «е» выпадает, и суффикс присоединяется к основе «Чмер-». Такое чередование типично для русских фамилий от основ на мягкий согласный (сравните: Корель → Корев, Омель → Омерев).

Интересно, что фамилия Чмерев почти не встречается за пределами России — это редкая локальная фамилия. По данным современных переписей, её носители сосредоточены в основном в Центральной России и Поволжье, особенно в Тамбовской, Рязанской и Нижегородской областях. В украинской ономастике закрепилась форма Чмель, без патронимического суффикса, а в белорусской — Чмелёв. Таким образом, Чмерев — вариант, который сохранил диалектную фонетику и старую модель образования, не перейдя в более распространённые формы.