Фамилия Исмаева образована от имени Исмай. Это диалектный, народный вариант имени Исмагил, которое в свою очередь восходит к библейскому Измаилу. В арабской традиции имя Исмагил (Исма‘ил) означает «Аллах слышит» или «Бог услышит». Замена конечного «-ил» на «-ай» — характерная черта разговорной речи в тюркоязычной среде и в некоторых русских говорах, где длинные имена сокращали и адаптировали для повседневного общения.

Модель образования фамилии проста: к основе Исмай добавили русский патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Исмая). Такой способ типичен для фамилий, возникших в XV–XVII веках у крестьян и посадских людей, когда в качестве фамильного прозвания закреплялось имя отца. Скорее всего, основатель рода Исмаевых был человеком из простого сословия — крестьянином или ремесленником, а не знатного происхождения, иначе фамилия могла бы сохранить более полную форму имени.

Фамилия встречается преимущественно в Поволжье и на Урале, в регионах с давним татарским и башкирским населением, где имя Исмагил было распространено. В русских документах такие фамилии фиксировались с XVII века, когда инородцев и новокрещенов записывали в переписные книги, адаптируя их имена к местному произношению. По фамилии Исмаева трудно определить точную национальность предка — она могла принадлежать как татарам или башкирам, так и русским, принявшим христианство, но сохранившим в быту привычную форму имени.