Фамилия Кальмаев образована от тюркского имени Калмай. В его основе лежит слово «kalma» — «оставшийся» или «тот, кто остался». Такое имя давали ребенку в семье, где дети часто умирали: считалось, что имя-оберег поможет ему выжить. Это распространенная модель в тюркской ономастике, и Кальмаев — прямая иллюстрация этой традиции.

Фамилия строится по стандартной русской патронимической модели: к основе Калмай добавляется русский суффикс принадлежности -ев. В русском языке фамилии на -ев обычно образуются от основ, оканчивающихся на мягкий согласный или й. Здесь как раз случай с й: Калмай → Кальмаев. Фонетическое смягчение (каль- вместо кал-) — естественное явление при переходе тюркского имени в русскую фамильную форму.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где исторически жили тюркские народы: Поволжье, Урал, Западная Сибирь. Встречается у татар, башкир, казахов. В русских переписных книгах XVII–XVIII веков можно найти похожие антропонимы, хотя сама фамилия Кальмаев фиксируется позже, в XIX веке, когда фамилии у тюркских народов стали массово оформляться по русскому образцу.

Стоит отличать Кальмаева от похожих фамилий вроде Калмыков или Калманов. Калмыков образована от этнонима «калмык», а Калманов — от имени Калман (другая основа). Кальмаев же строго восходит к имени-оберегу Калмай, и это делает её более редкой и узконаправленной в смысле происхождения.