Фамилия Недосеев — один из тех случаев, когда прозвище, лёгшее в основу, напрямую говорит о занятии или качестве человека. Вопреки возможной ассоциации с глаголом «сеять» (недосеял, посеял мало), здесь работает другая, более редкая семантика. В русских говорах слово «недосей» или «недосея» означало человека, который не досеивал муку — то есть плохо, небрежно просеивал её через сито. Такое прозвище мог получить мельник или пекарь, работавший спустя рукава, либо тот, кто просто отличался нерадивостью в хозяйстве. В любом случае, корень здесь не в полевых работах, а в мукомольном деле.

Модель образования фамилии стандартна для восточнославянской ономастики: суффикс -ев присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или й. Недосеев буквально значит «сын Недосея» или «потомок того, кого звали Недосеем». Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская, что подтверждается её бытованием в среде рядового населения. По данным современных переписей, Недосеевы чаще всего встречаются в центральных и южных областях России — в Воронежской, Ростовской, Волгоградской областях, а также на Кубани. Это указывает на южнорусские говоры, где слово «недосей» было в ходу.

Интересно, что фамилия Недосеев стоит в одном ряду с однокоренными, но разошедшимися по смыслу фамилиями: Недосекин, Недосеков, Недосеев. Первые две связаны с глаголом «сечь» (недосёк — тот, кто не до конца разрубил), а Недосеев — именно с просеиванием. В ономастическом словаре Б. Унбегауна фамилии на -еев, образованные от прозвищ с отрицанием «недо-», описаны как характерные для русского бытового именования: они давались не в укор, а как опознавательный знак, часто с иронией. Поэтому предок Недосеевых — не обязательно плохой работник, а просто человек, за которым закрепилось такое прозвище по какой-то заметной черте.

В написании фамилии стоит обратить внимание на двойную «е» в середине: Недосеев, а не Недосеев или Недосеев. Это не результат ошибки, а закономерное стечение гласных на стыке приставки и корня (недо- + се-). В дореволюционных метрических книгах можно встретить вариант Недосѣев, что подтверждает этимологию от слова «сѣять» в значении «просеивать».