Фамилия Киосеев — редкий случай, когда суффикс указывает на географию точнее, чем корень. Модель образования здесь нестандартная: окончание -ев, а не -ов, что типично для фамилий, возникших в южнорусских и украинских землях, а также в среде, где смешивались русская и тюркская ономастика. Основа «Киосей» или «Киосе» — это, скорее всего, не календарное имя, а прозвище или адаптированное иноязычное имя.

Корень «Киос» отсылает к греческому мужскому имени Киос (Κίος), которое в православных святцах не встречается, но бытовало в Причерноморье и у греков-понтийцев. В таком случае фамилия Киосеев означала бы «сын (или потомок) Киоса». Однако более вероятна версия, что в основе лежит тюркское слово «кёс» (безбородый, безусый) или «кёзе» (глаз, око). В тюркских языках прозвища по физическим признакам давали часто: «Кёсе» — человек с редкой или отсутствующей растительностью на лице. Русское окончание -ев превратило тюркское прозвище в фамилию: «чей?» — Киосеев.

Спорный момент — возможная связь с греческим топонимом Киос (древний город в Вифинии, нынешняя Турция). Если предок был выходцем оттуда, фамилия могла образоваться через прозвище «Киосец» → «Киосеев». Но это менее правдоподобно: такие топонимические фамилии обычно заканчиваются на -ский/-цкий или -инов.

Географически фамилия тяготеет к югу России — Ростовская область, Ставрополье, Краснодарский край. Там в XIX веке оседали греки, армяне и тюркские народы, имена и прозвища которых русифицировались. В центральных губерниях России Киосеевых почти нет. Это указывает на сравнительно позднее оформление фамилии — не раньше XVIII века, когда крестьян и казаков начали массово записывать с фамилиями.

С точки зрения словообразования, фамилия уникальна тем, что сохранила редкий суффикс -еев при тюркской основе. В аналогичных случаях (например, Косеев, Кесеев) часто происходила замена на -ов, но здесь вариант закрепился в документах именно в такой форме.