Фамилия Козьмаева образована от мужского имени Козьма — русской народной формы канонического имени Косма. В святцах это имя греческого происхождения (kosmos — «мир», «вселенная», «порядок»), но в быту оно давно обросло просторечными вариантами: Кузьма, Козьма, Коземка. Именно форма Козьма и легла в основу фамилии.

Модель образования проста и типична для русских фамилий: к основе имени добавили притяжательный суффикс -ев, который указывал на принадлежность. Козьмаев — буквально «сын Козьмы», «из семьи Козьмы». Суффикс -ев, а не -ов, появился потому, что основа имени заканчивается на мягкий согласный (мь). Если бы фамилия произошла от формы Кузьма, мы бы получили Кузьмин (с суффиксом -ин). Разница в суффиксах — косвенная подсказка, что предка звали именно Козьмой, а не Кузьмой.

Поскольку имя Козьма (Кузьма) было чрезвычайно распространено на Руси, фамилии от него встречаются повсеместно, но с разными суффиксами. Козьмаевы — сравнительно редкий вариант по сравнению с Кузьмиными или Козьмиными. Это может говорить о том, что фамилия закрепилась в конкретной местности, где имя бытовало именно в форме Козьма. Географически такие фамилии чаще встречаются в северных и центральных губерниях России, где старые диалектные формы имен сохранялись дольше.

О социальном происхождении носителей фамилии судить сложно: имя Козьма носили и крестьяне, и духовенство, и купцы. Никаких сословных маркеров суффикс -ев не несет. Можно лишь сказать, что предок Козьмаевых был человеком по имени Козьма, и фамилия закрепилась за его потомками в мужской линии. Женская форма Козьмаева — это указание на жену или дочь Козьмаева, а в современном быту — на женщину с этой фамилией.