Фамилия Домышева образована от мужского имени или прозвища Домыш. Чаще всего Домыш рассматривают как краткую форму славянского двусоставного имени Домаслав, где корень «дом» означает род, хозяйство, а «слав» — славу. В этом значении имя Домаслав можно понять как «славящий свой дом (род)». Такие сокращённые имена (Домыш, Добрыня, Милуша) были обычны в быту у славян до массового внедрения церковных календарей.

Однако у корня «Дом-» есть и христианская версия происхождения. Домыш мог быть народной переделкой латинских имён, которые входили в святцы: Дометиан («сын Дометия»), Дометий («укротитель»), Домн («господний») или Доминик («воскресный, воскресение»). В русской традиции такие имена нередко упрощались до коротких и удобных в быту форм, поэтому исключать эту версию нельзя.

Сама фамилия построена по типичной восточнославянской модели: основа Домыш + суффикс -ев (в женском роде — -ева). Суффикс -ев присоединялся к основам на мягкий согласный или шипящий (в данном случае — к «ш»). Эта модель в XVI–XVII веках закрепилась как основная для фамилий простых сословий: крестьян, посадских, казаков. Дворянские роды чаще оформлялись через суффиксы -ово, -ский или -ич. Значит, основатель рода Домышевых, скорее всего, не принадлежал к знати — фамилия сложилась в среде, где имя Домыш было обычным мирским прозвищем.

Географически фамилия Домышевых встречается в нескольких регионах, и это может подсказать, где именно имя Домыш было в ходу. Самые ранние упоминания относятся к северным и центральным областям России — например, в переписях XVII века встречаются крестьяне с таким именем в Вологодском и Костромском уездах. Позже фамилия распространилась на Урал и в Сибирь вместе с переселенцами.

Однокоренные фамилии — Домашев, Домин, Домнов — имеют ту же основу, но разное окончание, что указывает на разные диалектные формы имени или прозвища. Домышева — одна из редких вариаций, сохранившая именно форму Домыш, а не более распространённое Домаш.