Фамилия Косэев — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. В ней нет привычного суффикса -ов, который превращает имя или прозвище в фамилию: здесь мы видим суффикс -ев, что указывает на основу, оканчивающуюся на мягкий согласный или на йот (звук «й»). Однако сама основа «Косэ» — нестандартна для славянских языков.

Наиболее вероятное объяснение лежит в области тюркских языков. В осетинском, кумыкском, ногайском и других языках Кавказа и Поволжья существует корень, связанный со словом «кос» или «коз» — «глаз», «зрение», «взор». В этом случае Косэев могло означать «сын того, у кого особенные глаза» или «сын зоркого». Суффикс -ев здесь — русский патронимический формант, который добавили при оформлении фамилии в русскоязычной среде, например, при переписи населения или при переходе в православие.

Другая, менее вероятная версия — связь с осетинским именем Косай (или Косæ), которое в свою очередь восходит к имени святого или к топониму. В таком случае Косэев — это русифицированная форма осетинской фамилии, где окончание -ев заменило исконное осетинское окончание -ты или -он.

Географически фамилия Косэев встречается в основном на Северном Кавказе, особенно в Осетии и соседних регионах, что подтверждает её кавказские корни. Встречаются также носители в среде карачаевцев и балкарцев.

Словообразовательная модель проста: тюркская или иранская основа «Косэ» + русский суффикс -ев. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Косэ́ев. Фамилия не имеет отношения к русскому слову «коса» или «косой» — это было бы Косов или Косой, а не Косэев. Таким образом, предки современных Косэевых, вероятно, были выходцами с Кавказа, и их фамилия хранит память о прозвище, связанном с особенностями внешности или характера.