Фамилия Ломеев — редкий случай, где прозвище, лёгшее в основу, почти не сохранилось в современном языке. Корень «лом-» здесь не от глагола «ломать», а от исчезнувшего или диалектного слова «ломей», которое в старых говорах означало человека с крупной, тяжёлой фигурой, неуклюжего или грузного. Так могли прозвать медлительного, массивного мужчину, а прозвище закрепилось за его детьми.

Модель образования типична для русского Северо-Востока и Поволжья: суффикс -еев вместо привычного -ев — это результат фонетического процесса «яканья» или просто местного произношения. В документах XV–XVII веков нередко писали «Ломеев» там, где в центральных областях написали бы «Ломеев» через «о», но в основе стояло то же самое прозвище. Близкие по строению фамилии — Ломов, Ломовцев, Ломтев — все от разных значений слова «лом»: от «ломтя» до «ломаного места», но Ломеев стоит особняком, потому что его суффикс указывает на конкретное лицо, а не на предмет.

Встречается фамилия преимущественно в Вологодской, Архангельской и Кировской областях, что косвенно подтверждает севернорусское происхождение. В переписных книгах XVII века носители фамилии Ломеевы записаны среди черносошных крестьян — то есть лично свободных, но плативших подать государству. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано: она осталась в крестьянской и мещанской среде.

Есть и альтернативная версия: от тюркского имени Ломей (вариант Ломай), но она маловероятна — фамилия не встречается в регионах с татарским влиянием, а её ареал чисто русский. Так что Ломеев — это «сын Ломея», где Ломей — прозвище крупного, тяжеловесного человека, данное по внешности или характеру.