Фамилия Думаевы — редкий случай, когда основа почти наверняка говорит сама за себя, но происхождение может быть неочевидным. В её основе лежит либо личное имя, либо прозвище Думай. В русской ономастике это слово имеет два основных значения: «думающий, размышляющий» или, что более вероятно для прозвища, «тот, кто думает медленно, нерешительный». Второй вариант — типичная народная характеристика, которая могла закрепиться за человеком с задумчивым или флегматичным нравом.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе Думай добавили суффикс принадлежности -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Форма Думаев означает «чей?» — сын или потомок Думая. Это патронимическая фамилия, как и тысячи других (Иванов, Петров), но с гораздо более редкой и выразительной основой.

Интересно, что фамилия Думаевы не имеет однозначной географической привязки. Она встречается рассеянно, но чаще всего фиксируется в южнорусских регионах и в Поволжье. В словарях фамилий (например, у Б. Унбегауна) подобные прозвища на -ай (Думай, Считай, Гадай) относят к числу «говорящих» — они описывали поведение человека, а не его профессию или отца. Поэтому предки Думаевых, скорее всего, не были мыслителями или философами, а получили прозвище за свой неторопливый, вдумчивый характер.

Есть и альтернативная, но менее вероятная версия: связь с тюркским корнем «думан» (туман). В этом случае фамилия могла быть русифицированной формой от тюркского имени или прозвища Туман (Думан). Однако написание Думаевы с ударением на первый слог и отсутствие распространённости в тюркоязычных регионах делают эту гипотезу слабой. Правдоподобнее считать, что перед нами чисто русское прозвище, которое со временем стало фамилией.