Фамилия Лемаевы — один из тех редких случаев, когда русская по форме фамилия с суффиксом -ев имеет не славянские, а финно-угорские корни. В основе лежит личное имя или прозвище Лемай, которое восходит к финно-угорскому «лем». У этого корня два основных значения, и оба по-своему объясняют происхождение фамилии.

Первое значение — «имя», то есть Лемай могло быть нарицательным именем, которое давали ребенку. Второе — «сало, жир». Если отталкиваться от этого, Лемай — прозвище человека, занятого производством или продажей сала, либо же того, кто отличался дородностью. Вторая версия выглядит правдоподобнее, поскольку прозвища по ремеслу и внешности давали чаще, чем абстрактные «именные» прозвища.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Лемаевы — это «дети Лемая». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от основ на мягкий согласный или й. Фамилия закрепилась в Поволжье, где исторически жили финно-угорские народы — мордва, марийцы, удмурты. Именно оттуда происходят ранние документальные упоминания: в Книге памяти Самарской области записан Василий Петрович Лемаев 1897 года рождения из Сызрани, а в Книге памяти Ульяновской области — Дмитрий Антонович Лемаев 1860 года рождения из села Еделево Кузоватовского района.

Среди известных носителей — советский государственный деятель Николай Васильевич Лемаев. Фамилия остается редкой, и ее география по-прежнему связана в основном с Самарской и Ульяновской областями. Точное время возникновения установить сложно, но очевидно, что Лемаевы — это не случайная фамилия, а след давних культурных контактов русского и финно-угорского населения.