Фамилия Кальмаева хранит память о прозвище или имени, которое носил её основатель. В основе фамилии лежит прозвище Кальмай. Первая версия связывает его с названием рыбы — «кальма». Такое прозвище могли дать рыбаку, возможно, тому, кто промышлял ловлей кальмаров или жил у моря, где эта рыба водилась. Вторая версия ведёт к тюркскому имени Калмай, которое восходит к слову kalma — «оставшийся». Так могли назвать ребёнка в семье, где дети часто умирали, желая уберечь его от невзгод. В этом случае имя Калмай выполняло роль оберега.

Фамилия образована с помощью патронимического суффикса -ев, который указывает на принадлежность: Кальмаев — сын или потомок Кальмая. Поскольку суффикс -ев, а не -ин, основа, скорее всего, оканчивалась на -й или мягкий согласный. Такая модель типична для русских фамилий, возникших из прозвищ или имён, адаптированных в русской среде. Со временем прозвище или имя Кальмай закрепилось за конкретным человеком, а его дети и внуки стали писаться Кальмаевыми. Географически фамилия встречается в Поволжье и на Урале, что косвенно подтверждает тюркскую версию происхождения: в этих регионах издавна жили народы, говорящие на тюркских языках (татары, башкиры), и русское население нередко заимствовало их имена и прозвища.