Фамилия Кальмеева, скорее всего, имеет тюркские корни и образована от прозвища или имени Кальмей. По аналогии с известными русскими фамилиями тюркского происхождения — Тургенев (от «турген» — быстрый), Аксаков (от «аксак» — хромой) или Булгаков (от «булгак» — беспокойный), — Кальмеева тоже восходит к тюркскому слову. Основа «кальмей» может быть связана с калмыцким этнонимом: так в прошлом могли называть человека, имевшего отношение к калмыкам — либо по происхождению, либо по внешним чертам, которые считались характерными для этого народа. В тюркских языках «калмык» означает «отделившийся», «оставшийся» — так соседи называли западных монголов, которые ушли в низовья Волги.

Фамилия образована с помощью русского патронимического суффикса -ев, который присоединялся к основам на мягкий согласный или «й». В данном случае исходная форма — Кальмей (тюркское имя или прозвище), затем появилось отчество Кальмеев, а в женском роде — Кальмеева. Такая модель типична для многих фамилий, возникших в среде татарских, башкирских и других тюркских родов, которые вошли в состав русского государства и со временем перешли на русскую фамильную систему.

Географически фамилия чаще всего встречается в Поволжье и на Урале — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области. Это подтверждает её связь с тюркской ономастикой региона. В отличие от фамилий на -ин, которые преобладают в северных и центральных русских областях, фамилии на -ев более характерны для южных и восточных территорий, где был силён тюркский субстрат.

Версия о происхождении от личного имени Кальмей, которое могло быть сокращением от более длинных тюркских имён (например, Кальмембет), тоже имеет право на существование. В этом случае фамилия буквально означает «потомок Кальмея». Спорных гипотез немного: некоторые пытаются связать основу с арабским «калам» (перо, речь), но это маловероятно, так как фонетика и ареал бытования фамилии указывают на тюркский, а не арабский источник.