Фамилия Лесарев образована от прозвища или нецерковного имени Лесарь. В русском языке суффикс «-арь» обозначал человека по роду занятий (как бондарь, пекарь, псарь). Соответственно, «лесарь» — это тот, кто работает с лесом: лесоруб, лесник, либо человек, живущий в лесу и промышляющий охотой или бортничеством. Основа фамилии прозрачна, но не так распространена, как, скажем, «Лесников» или «Леснов», что и делает её интересной.

По словообразовательной модели фамилия относится к типичному для русских фамилий типу на «-ев». Суффикс «-ев» присоединялся к основам на мягкий согласный или на «-ь». В данном случае от «Лесарь» (с мягким «р») закономерно получилось «Лесарев» — то есть «сын Лесаря». Форма с ударением на второй слог (Лесáрев) более привычна, хотя в некоторых говорах возможно ударение на первый.

Версия о происхождении от имени Лисарь (от латинского имени Лизандр или греческого Лисий) маловероятна. Во-первых, в русских диалектах нет устойчивого перехода «и» в «е» в таких именах. Во-вторых, фамилия плотно привязана к конкретному занятию, что для русских прозвищных фамилий XVII–XIX веков типично. Прозвище Лесарь могли дать не только профессиональному леснику, но и человеку угрюмого, «лесного» нрава, либо тому, кто жил на отшибе, в глухой лесной местности.

Географически фамилия встречается рассеянно, без ярко выраженного гнезда. По данным современных справочников, Лесаревы чаще всего фиксируются в центральных областях России (Тверская, Ярославская, Костромская) и на Урале. Это косвенно подтверждает связь с лесными промыслами: именно эти регионы были зонами интенсивной вырубки и сплава леса в XIX веке. В южных чернозёмных областях фамилия почти не встречается.

В словаре русских фамилий Б. Унбегауна отдельной статьи о Лесаревых нет, но модель разобрана в разделе «Фамилии от названий профессий»: суффикс «-арь» даёт фамилии типа Бондарев, Пекарев, Псарев. Лесарев — прямое продолжение этого ряда, только с менее распространённым корнем.