Фамилия Каземир чаще всего ведет происхождение от крестильного имени, точнее — от польского мужского имени Казимир. В дославянской традиции оно складывается из двух основ: «кази-» (казать, объявлять) и «-мир» (мир, спокойствие). Получается значение «обнародовать мир» или, в более широком смысле, «тот, кто провозглашает мир». Имя было популярно в католических регионах Речи Посполитой, а оттуда через униатские и православные контакты попало в восточнославянскую среду. Родители, называя сына Каземиром, могли желать ему стать глашатаем, писателем или публицистом — человеком, который «объявит» свои мысли на благо общества.

Фамилия образована без типичного для русских фамилий суффикса (-ов, -ин, -ский) — она застыла в форме самого имени. Такая модель встречается реже и указывает на возможное польское или западнорусское происхождение. В польской ономастике фамилия Kazimierz (в русской передаче Каземир) фиксируется с XVI века, а на территории бывшего Великого княжества Литовского и в белорусских землях — с XVII–XVIII веков.

Существует вторая, менее убедительная версия. Слово «казимир» в русских говорах означало сорт полушерстяной ткани, вышедший из употребления. Если фамилия возникла как прозвище, то предок мог быть торговцем или ткачом, работавшим именно с этим материалом. Однако версия с именем выглядит предпочтительнее: прозвища от названий тканей в русской традиции редки, а имя Казимир было широко известно. К тому же фамилии, совпадающие с полной формой имени, почти всегда восходят к нему, а не к нарицательному слову.

Словообразовательная модель проста: основа Каземир- без дополнительных аффиксов. Встречаются варианты написания через «с» (Каземир) и через «з» (Казимир) — второй ближе к польскому оригиналу, но оба считаются корректными. В исторических документах фамилия могла записываться как Каземиров, Каземирский, но исходная бессуффиксная форма сохранилась в западных губерниях Российской империи.