Фамилия Калмачёва — женская форма, а её мужской вариант Калмачёв. При взгляде на эту фамилию сразу бросается в глаза нехарактерный для русской ономастики корень «калмач» и суффикс «-ёв». В то время как подавляющее большинство русских фамилий образовано суффиксами «-ов»/«-ев» или «-ин», здесь мы видим «-ёв», что указывает на ударную основу и, вероятно, на более позднее или диалектное происхождение.

Самая прямая и очевидная версия связывает фамилию с тюркским словом «калмак» (или «калмык»). В русских говорах, особенно на юге и юго-востоке, «калмаком» или «калмачом» могли называть калмыка или вообще любого кочевника, человека с азиатской внешностью. Переход «к» в «ч» — типичное явление в живой речи (сравните «казак» — «казачий»). Таким образом, прозвище Калмач получал человек, напоминавший окружающим калмыка — либо по происхождению, либо по чертам лица, либо по манере одеваться. От этого прозвища и возникла фамилия: «чей?» — Калмачёв, то есть сын Калмача.

Вторая, менее вероятная, но имеющая право на существование версия — отчество от нецерковного имени Калмач. В дохристианской и раннехристианской Руси были распространены имена-обереги, образованные от названий народов: Татарин, Немчин, Чудин. Имя Калмач могло даваться ребёнку с той же целью — чтобы злые силы приняли его за «чужого» и не тронули. В этом случае фамилия не указывает на национальность предка, а лишь на его личное имя.

С точки зрения географии, фамилия Калмачёв встречается в основном в Поволжье, на Урале и в Сибири — то есть в тех регионах, где исторически был тесный контакт русского и тюркского (калмыцкого, башкирского, татарского) населения. Это косвенно подтверждает первую, «этническую» версию происхождения. Встречаются и варианты написания через «а» — Калмачов, но форма «Калмачёв» (с «ё» под ударением) закрепилась как литературная норма. Сословного барьера у этой фамилии не было: Калмачёвы могли быть и крестьянами, и казаками, и мещанами — прозвище не несло социальной окраски.