Фамилия Козмаев образована от имени Козма — просторечной формы канонического крестильного имени Косма. В святцах оно связано с греческим словом «космос» (украшение, мир, порядок), но в народном произношении имя обросло множеством бытовых вариантов: Кузьма, Козьма, Козма. Последняя форма, хоть и реже встречается в документах, легла в основу нескольких русских фамилий, в том числе Козмаева.

Словообразовательная модель здесь стандартная для русских фамилий XIX века: суффикс -ев присоединялся к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или «а» (в данном случае — к имени Козма). Это указывает на то, что предок носителя фамилии, вероятно, звался Козма и был либо крестьянином, либо посадским человеком. Фамилии на -ев в центральной России и Поволжье часто фиксировали имя отца: Козмаев буквально означает «сын Козмы».

Интересная деталь — региональная привязка. Фамилия Козмаев встречается заметно реже, чем массовая Кузьмин или даже Козьмин. По данным из переписей и метрических книг, её носители чаще всего сосредоточены в областях, где исторически бытовала форма «Козма»: в Рязанской, Тамбовской и части Нижегородской губерний. В этих краях имя Козма не считалось книжным, а было обычным просторечным вариантом, что и закрепилось в фамилии.

Поскольку в основе лежит каноническое имя, говорить о прозвище или ремесле не приходится — это чисто патронимическая фамилия. Но есть и более редкая, альтернативная версия: в некоторых говорах «козма» могло означать «упрямец» или «непоседа», однако она не подтверждается серьёзными ономастическими источниками и выглядит как народная этимология. Правдоподобнее считать, что Козмаев — это фамилия, возникшая из имени, которое в XIX веке уже вытеснялось формой Кузьма, но сохранилось в отдельных родах как архаичное написание.