Фамилия Хамзеев образована от мусульманского имени Хамза (араб. حَمْزَة — «лев», «острый», «обжигающий»). В исламской традиции это имя носил дядя пророка Мухаммеда, прославившийся храбростью. Фамилия строится по стандартной русской модели: к основе Хамз- добавляется притяжательный суффикс -еев, который указывает на принадлежность («сын Хамзы»). Вариант с -еев, а не -ев, объясняется тем, что в основе имя заканчивается на гласный звук, и суффикс адаптируется для благозвучия.

Корень фамилии арабский, но сама она обрусела в процессе адаптации тюркских и кавказских народов, исповедующих ислам. Встречается у татар, башкир, чеченцев, ингушей, а также у народов Дагестана. В русском языке фамилия Хамзеев закрепилась через документы XIX–XX веков, когда при переписях и паспортизации имена переводили в фамилии по отчеству. Аналог — Хамзин, но Хамзеев звучит как вариант от более полной формы имени Хамзей.

Версия о происхождении от прозвища «хамза» (возможно, от диалектного «хамзить» — суетиться, егозить) маловероятна: слишком устойчива связь с конкретным арабским именем. Если предки носителя фамилии жили в Поволжье или на Кавказе, велика вероятность, что они были мусульманами, а первый Хамзеев — сын человека по имени Хамза (или Хамзей). Сословная принадлежность могла быть разной: от крестьян до купцов, но чаще всего — крестьяне и ремесленники, так как имя Хамза было распространено в народной среде.

В написании фамилии встречаются варианты Хамзаев (с буквой «а» после «з»), что ближе к исходному имени, но форма Хамзеев фиксирует произношение, где гласный в суффиксе редуцируется. Встречаемость фамилии невысока, она не входит в списки самых распространённых, но чётко локализуется в регионах с татарским и кавказским населением.