Фамилия Хемей — редкий случай в русском ономастиконе. Её происхождение почти наверняка не связано со славянскими корнями, и это первое, что бросается в глаза. В русской фамильной системе нет продуктивных суффиксов, которые давали бы окончание «-ей» (как, например, в фамилиях Ломоносов или Кузнецов). Поэтому основная версия — иноязычная.

Скорее всего, Хемей — это русифицированная форма фамилии, восходящей к тюркскому или, что вероятнее, к финно-угорскому источнику. В тюркских языках основа «хем» или «кем» может означать «река» (сравните с названием реки Кемь в Карелии и Сибири). Тогда прозвище Хемей могло достаться человеку, жившему у реки, либо выходцу с определённой территории. В финно-угорских языках (коми, карельском) слово «хем» имеет схожее значение — «река, поток». На русском Севере фамилии с таким корнем встречаются, хоть и редко, и часто фиксируются у поморов или карел.

Вторая версия, менее распространённая, но тоже возможная: фамилия могла возникнуть как адаптация западноевропейской фамилии (например, немецкой или голландской) через польское или белорусское посредничество. В таком случае исходное звучание могло быть ближе к «Хемме» или «Хемель», а суффикс «-ей» — это результат местного произношения и записи. Однако для этой гипотезы нет прямых документальных подтверждений.

Поскольку фамилия крайне редкая, её носители в России, скорее всего, сосредоточены в нескольких регионах — возможно, в Карелии, Мурманской или Архангельской областях, а также в Сибири, куда переселенцы с Севера уходили в XIX–XX веках. В дореволюционных метрических книгах она почти не встречается, что говорит о её локальном бытовании. Сословная принадлежность предков, скорее всего, была крестьянской или мещанской — дворянских родов с такой фамилией в Российской империи не зафиксировано.

Таким образом, фамилия Хемей — это осколок северной топонимики или этнического прозвища, который сохранился в единичных семьях. Точное значение сегодня восстановить трудно, но наиболее правдоподобно, что оно связано с водой: рекой, ручьём или местом у воды.