Фамилия Гамиев образована от мужского личного имени Гами (или Гамя) — краткой формы одного из крестильных имён, скорее всего, Авраамий или Авраам. В русской простонародной среде длинные церковные имена часто усекали до одного-двух слогов: так Авраам превращался в Аврам, а затем и в Гам. Суффикс -ев указывает на принадлежность («чей?»), то есть Гамиев буквально значит «сын Гамия». Такая модель типична для русских фамилий, возникших из отчеств.

Вторая версия, менее вероятная, связывает фамилию с тюркским корнем «гами» (араб. غامض — «тёмный», «неясный») или с арабским «хами» (защитник, хранитель). Однако морфология здесь выбивается из логики: в тюркских языках фамилии с русским суффиксом -ев появлялись только при длительном контакте с русским делопроизводством, и тогда исходное слово должно было бы звучать как «Гами» — личное прозвище, а не имя. В русских же документах XVII–XVIII веков форма «Гам», «Гамка» встречается как уменьшительное от Авраам, что делает первую версию основной.

Географически фамилия редкая, её очаги разбросаны: встречается в Поволжье (особенно в Татарстане и Башкирии) и на юге России. В татарской среде она могла возникнуть независимо — от имени Гами (غامى), которое у татар-мусульман бытовало как самостоятельное, но тогда фамилия писалась бы через «-ин» (Гамин) или сохраняла восточное окончание. Наличие именно суффикса -ев выдаёт русскую канцелярскую обработку: священник или писарь «обрусил» исходное имя по привычной схеме.

Среди носителей фамилии нет громких исторических фигур, упоминаемых в энциклопедиях, — это фамилия крестьянского и мещанского происхождения. Предки Гамиевых, скорее всего, были государственными или помещичьими крестьянами, получившими фамилию после реформы 1861 года или чуть раньше, при первых переписях. Встречается вариант написания через «я» — Гамяев, что указывает на диалектное произношение имени (Гамя вместо Гами).