Фамилия Лемесев ведет свое начало от мордовского имени Лемесь. Оно же, скорее всего, восходит к эрзянскому слову «лемесь», которое переводится как «полный». Вполне вероятно, что родители, давая своему ребенку такое имя, желали, чтобы он рос здоровым и крепким мужчиной. Согласно другой гипотезе, фамилия Лемесев образована от прозвища Лемесь, которое, в свою очередь, этимологически связано со старолитовским словом lemejas – «тот, кто решает судьбу, участь». В таком случае прозвище могло относиться к так называемым «профессиональным» именованиям, содержащим указание на род деятельности человека: возможно, предок современного носителя фамилии Лемесев был судьей. Кроме того, существует предположение, что прозвище Лемесь восходит к русскому глаголу «лемешить», то есть «пахать, бороздить сохою». Исходя из этого, можно предположить, что родоначальник фамилии был пахарем, земледельцем. Таким образом, потомок человека, обладающего именем Лемесь, со временем получил фамилию Лемесев.