Фамилия Чудомеев — редкий случай, когда прозвище строится по модели «глагол + существительное». В основе лежит повелительное наклонение «чуди» (от «чудить» — делать странное, диковинное) и существительное «мея» — старая форма слова «мея», которое в северных и сибирских говорах означало «затея, выдумка, причуда». Буквально: «чуди мею» — «вытворяй затеи», «придумывай диковины». Так могли назвать человека с необычным, чудаковатым поведением, склонного к проказам или изобретательству.

Суффикс -ев указывает на притяжательную форму: «чей?» — Чудомеев, то есть сын или потомок Чудомея. Это типичная для XVI–XVII веков модель образования русских фамилий от прозвищ-предложений (вроде Нагибин, Убийвовк, Держикрай). Но в отличие от них, основа Чудомеев не содержит агрессии или бытовой грубости — скорее, она добродушно-ироничная.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку европейской России. По данным переписей XIX века, единичные записи Чудомеевых встречаются в Вятской и Пермской губерниях — регионах, где диалектное слово «мея» как раз было в ходу. В центральных и южных областях фамилия практически не фиксируется, что подтверждает её локальное происхождение.

С точки зрения сословной принадлежности Чудомеевы, скорее всего, были государственными крестьянами или посадскими людьми. Фамилии такой структуры редко встречаются у дворянства, так как прозвища в повелительном наклонении обычно давали в простонародной среде, и они не проходили через гербовую регистрацию.

В современном русском языке фамилия остаётся малочисленной. Встречается в единичных семьях в Удмуртии, Кировской области и Пермском крае. Известных исторических носителей нет — фамилия не попала ни в дворянские родословные книги, ни в списки знаменитостей, что только подтверждает её народное, а не книжное происхождение.