Фамилия Маресьев получила широкую известность благодаря лётчику Алексею Петровичу Маресььеву, хотя в его случае написание через «ь» — не единственный вариант, который встречается в документах. Сама фамилия образована по классической русской модели с суффиксом -ев, который присоединялся к основам на мягкий согласный или шипящий. Основа здесь — Маресь, а это не что иное, как разговорная или диалектная форма канонического имени Матвей.

В русской народной традиции имя Матвей нередко произносили и писали как Матвей, Матве́й, Матюха, Матюша, а в некоторых говорах — как Маре́й или Маре́сь. Переход «т» в «р» — не редкость в живой речи: так, имя Матвей в отдельных регионах звучало как Марей, а уменьшительная форма Маресь закрепилась в качестве прозвища или неофициального имени. Соответственно, Маресьев — это буквально «сын Мареся», то есть потомок человека по имени Матвей.

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с прозвищем от слова «марево» — в значении «туман, дымка, мираж». Прозвище Маресь могли дать человеку рассеянному, мечтательному или тому, кто жил в низине, где часто стояли туманы. Однако в пользу первой версии говорит типичность модели: отчество от имени Матвей дало множество фамилий — Матвеев, Матюхин, Матюшин, и Маресьев вписывается в этот ряд как редкий фонетический вариант.

Географически фамилия встречается в основном в центральных и южных областях России, а также на Украине, что совпадает с ареалом говоров, где имя Матвей произносили через «р». Сословных ограничений не было: Маресьевы могли быть и крестьянами, и мещанами, и священниками. Учитывая, что фамилия не принадлежит к числу массовых, её носители, скорее всего, происходят из одного или нескольких локальных родов, разошедшихся по стране в XIX–XX веках.