Фамилия Касметлиева — редкий случай, когда географический корень спрятан за тюркским суффиксом. Её основа восходит к топониму Касметли — так в прошлом называлось несколько поселений в Крыму и на юге Украины. Название, в свою очередь, происходит от тюркского личного имени Касмет (вариант Космет, от арабского «касим» — «разделяющий», «распределяющий»). То есть Касметлиева — это «та, что родом из Касметли» или «дочь человека из Касметли».

Фамилия образована по продуктивной для тюркских языков модели: топоним + суффикс принадлежности -ли/-лы (указывает на связь с местом) + русский патронимический суффикс -ев/-ова. В русской традиции женская форма на -а закрепилась как стандартная для фамилий, оканчивающихся на согласный. Мужской вариант — Касметлиев.

Интересно, что фамилия почти не встречается за пределами бывшей Крымской АССР и прилегающих областей. Это говорит о том, что её носители — потомки крымских татар или представителей тюркоязычных народов, переселившихся в материковую Украину в XIX — начале XX века. В отличие от многих русских фамилий, она не связана с ремеслом или прозвищем — её главная функция была географической меткой: «откуда мы».

Сейчас фамилия крайне редкая. По открытым данным, в России её носят не более нескольких десятков человек, в основном в Краснодарском крае и Ростовской области. Это типичный пример фамилии, которая сохранила память о малом селе, исчезнувшем с карт, но оставшемся в родовом имени.