Фамилия Долгошеев — из числа старых русских прозвищных фамилий, образованных от внешнего признака. Её основа — прозвище Долгошей, которое складывается из двух слов: «долгий» (в старину — «большой, длинный») и «шея». Человек с длинной шеей получал такое прозвище. На Руси к подобным именованиям относились без обидного оттенка: меткие прозвища по внешности давали и крестьянам, и князьям, и боярам, они были привычны во всех сословиях.

Модель образования фамилии проста: к основе Долгошей добавили типичный русский суффикс -ев, указывающий на принадлежность (чей? — Долгошеев). Так нарекли сына, внука или потомка того самого Долгошея. Суффикс -ев, а не -ов, стоит после мягкого согласного (й), что грамматически правильно для фамилий на -ей.

По типу прозвище Долгошей не единично. В ономастических работах С. Б. Веселовского собрано много примеров таких же «долгих» прозвищ: Долгая Борода — князь Семён Константинович Мещерский (конец XV века), Долгая Сабля — Василий Владимирович Беклемишев (конец XV века), Долгоног Фёдор — крестьянин из Новгорода (1545 год), Долгополов Мартемьян из Олонца (1564 год), Долгорукий — князь Иван Андреевич Оболенский (середина XV века). Все они построены по одному принципу: прилагательное «долгий» в сочетании с частью тела или предметом. Долгошей встаёт в тот же ряд.

Фамилия Долгошеев встречается нечасто, но географически привязана в основном к центральным и южным областям России. Встречаются варианты написания с одной буквой «о» в середине — Долгошев, но это уже иная словообразовательная модель (от Долгош, а не от Долгошей). Вариант через -еев сохраняет исходное прозвище полнее.