Фамилия Эстремских — редкий случай, когда географическое имя легло в основу русского родового прозвища, а затем застыло в форме, типичной для северных и сибирских говоров. Её ядро — «Эстрем» — скорее всего, восходит к названию местности. Вероятнее всего, это искажённое или адаптированное на русской почве скандинавское или прибалтийско-немецкое название. В шведском и норвежском «ström» означает «течение, поток», а «Öström» или «Eström» — «восточный поток» или «восточная река». Такие топонимы встречаются в Швеции, Финляндии и на побережье Эстонии, где веками жили шведы. Не исключено, что предок носителя фамилии переселился оттуда, и его прозвали по месту прежнего жительства — «Эстремский», то есть выходец с Эстрёма.

Однако ключевая особенность этой фамилии — окончание «-ских». В русской ономастике суффикс «-ск-» обычно указывает на принадлежность к месту или сословию: помещичьи фамилии (Вяземский, Трубецкой) или прозвища по селу (Курский, Ростовский). Но форма «Эстремских» — это родительный падеж множественного числа (чьих? — Эстремских). Такая модель типична для фамилий на «-их» и «-ых», распространённых на Русском Севере, в Поволжье и Сибири. В этих регионах фамилии часто закреплялись в форме, отвечающей на вопрос «чьи будете?»: например, Седых, Чутких. «Эстремских» — тот же случай: это не просто «Эстремский», а указание на целый род, на «людей из семьи Эстремских». То есть фамилия могла возникнуть в среде, где ценилась родовая общность, — вероятно, среди крестьян или мещан, а не дворян.

Другая, менее вероятная версия связывает основу с эстонским корнем. Если «Эстрем» — искажённое «Eestimaa» (Эстония) или «eestlane» (эстонец), то фамилия могла означать «из эстонцев». Но против этого говорит отсутствие типичных для таких случаев суффиксов: обычно выходцев из Эстонии называли Эстонцевыми или Эстляндскими. «Эстремских» же звучит как топонимическое прозвище, а не этническое.

Исторически носители фамилии Эстремских могли быть потомками обрусевших шведов или немцев, осевших в Прибалтике, а затем переселившихся вглубь России, или же крестьянами, получившими прозвище по названию хутора или речки. Встречаемость фамилии крайне низкая, что подтверждает её локальное происхождение. В метрических книгах XIX века она могла записываться по-разному: Эстремский, Эстремских, Эстремские, пока не закрепился окончательный вариант. Сегодня это редкий патронимический топоним, сохранивший память о балтийских или скандинавских корнях своего первого носителя.