Фамилия Елмев — редкий пример фамилии, образованной от личного имени с тюркским корнем, но по русской модели. В ней соединились две традиции: основа восходит к тюркскому или мусульманскому имени, а суффикс -ев — стандартный русский патронимический, указывающий на происхождение по отцу.

Самая вероятная основа — имя Елмей (или Елмай), которое в свою очередь связано с тюркским «ел» (народ, страна) и «май» (жир, богатство, изобилие). В татарской и башкирской ономастике такие двухосновные имена не редкость: Елмей могло означать «народное богатство» или «благоденствие народа». Другая версия — от имени Алмай (от тюркского «алма» — яблоко), но фонетически переход «ал» в «ел» менее типичен, хотя в разговорной речи возможен.

Суффикс -ев указывает на то, что фамилия закрепилась в русской среде: предок носителя фамилии звался Елмей, и его дети стали «Елмевыми» — то есть «сыновьями Елмея». Такая модель массово распространилась в XVI–XVII веках, когда крещёные татары, башкиры и другие народы Поволжья получали фамилии по отцу с русским окончанием. Поэтому географически фамилия Елмев тяготеет к регионам с сильным тюркским влиянием — Татарстан, Башкортостан, Оренбуржье, а также к старообрядческим поселениям на Урале, куда переселялись народы Поволжья.

Однокоренных фамилий немного, и это подчёркивает редкость основы. Встречаются варианты Елмаев (от той же основы, но с другим суффиксом) и Елмеев (с более редким окончанием -еев). Фамилия Елмев не фиксируется в дореволюционных дворянских родословных — скорее всего, предки были крестьянами или мещанами, принявшими православие и фамилию по отцу. В советских переписях она остаётся малочисленной, что делает её ценной для локальной генеалогии.