Фамилия Есмаева — пример интересного случая, когда основа неочевидна на первый взгляд, а суффикс подсказывает географию и происхождение. Фамилия образована от мужского имени или прозвища Есмай (или Есмей) с помощью типичного для восточнославянских фамилий суффикса принадлежности -ев. Окончание -а указывает, что перед нами женская форма: носительница фамилии — женщина, а её предок по мужской линии носил фамилию Есмаев.

Корень «Есма-» — самый спорный и интересный элемент. Наиболее вероятная версия: это вариант тюркского имени Есма, которое восходит к арабскому «Исма» (имя, название) или к тюркскому «Ес» (память, разум) с уменьшительным аффиксом. В таком случае имя Есма означало «памятный», «разумный». Тюркские корни в фамилиях Поволжья и юга России — обычное дело, и Есмаев мог быть потомком человека, которого в русскоязычной среде записали как Есмай.

Менее вероятная, но возможная версия: связь с древнерусским некалендарным именем Есма, которое могло быть сокращением от полного имени вроде Есиф (Иосиф) с добавлением суффикса -ма, как в именах Косма, Фома. Но эта гипотеза слабее, так как модель «Есма» не фиксируется в древнерусских источниках так широко, как тюркские заимствования.

Географически фамилия Есмаева, судя по современным данным, чаще всего встречается в регионах с исторически смешанным русско-тюркским населением: в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области. Это косвенно подтверждает версию о тюркской основе. Носители фамилии могли быть крещёными татарами, башкирами или русскими, получившими фамилию от тюркского прозвища.

Фамилия редкая, в списках дворянских родов не значится, что указывает на её происхождение из крестьянской или мещанской среды. В дореволюционной России такие фамилии часто фиксировали «по отцу» при переписях, и Есмаев — типичный пример патронимической фамилии, где прозвище отца стало родовым именем.