Фамилия Недюжеев происходит от древнерусского прозвища Недюжей, а оно, в свою очередь, образовано от прилагательного «дюжий» — «здоровый, плотный, сильный, крепкого телосложения» — с помощью отрицательной приставки «не-». На первый взгляд логично предположить, что так могли назвать человека тщедушного и слабого, но это маловероятно. В старину подобные имена с отрицанием часто выполняли роль оберега: родители, желая уберечь сына от болезней, нарекали его Недюжеем, то есть «не дюжим», надеясь, что он вырастет крепким и сильным. Считалось, что злые духи не позарятся на слабого ребенка, а он, вопреки прозвищу, наберется сил.

Такая модель имянаречения была широко распространена у славян: достаточно вспомнить фамилии Некрасов, Немиров или Неустроев, где за «отрицательным» корнем часто скрывается пожелание противоположного качества. Прозвище Недюжей закреплялось за человеком как основное обиходное имя, а его потомки со временем получили фамилию Недюжеевы. Суффикс «-ев» здесь указывает на принадлежность роду: «чей?» — Недюжеев, то есть сын, внук или потомок Недюжея.

Стоит отметить, что фамилия эта довольно редкая и несёт яркий отпечаток народной языковой стихии. В ней нет книжной или церковной основы, зато хорошо слышен живой говор, характерный для северных и центральных русских говоров, где слово «дюжий» употреблялось особенно часто. Встречаются и родственные фамилии — Недюжев, Недюжин, — но форма Недюжеев, с двойным «е», сохранила наиболее полную связь с исходным прозвищем.