Фамилия Немальцев образована по модели, которая сразу выдает её происхождение: суффикс -ев и основа, восходящая к прозвищу или имени. В русских фамилиях суффикс -ев присоединяется к основам на мягкий согласный или на -й, поэтому исходная форма прозвища — Немалец. В свою очередь, Немалец — это человек, которого так прозвали, и здесь ключевой корень — мал-.

Прямое значение прозвища Немалец — «не малый», то есть не маленький, не низкорослый, а крупный, рослый, видный. В диалектах и народной речи слово «малый» часто употреблялось в значении «невысокий ростом» или «молодой, неопытный». Приставка не- давала противоположное значение: человек, который «не мал» — либо по возрасту, либо по физическим данным. Скорее всего, прозвище закрепилось за рослым или взрослым мужчиной в отличие от его младших или более низкорослых родственников.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с глаголом «нема́леть», то есть «не уменьшаться», «не убавляться». В этом случае прозвище могло указывать на человека, который не терял своей силы, влияния или имущества, — этакого «неуменьшаемого». Однако такая трактовка встречается реже, и основная версия с противопоставлением «малый — не малый» выглядит более естественной для бытового прозвища.

Фамилия Немальцев — относительно редкая. Встречается она преимущественно в центральных областях России, в частности в Рязанской и Тамбовской губерниях, что типично для фамилий, образованных от прозвищ с приставкой не-. Такие фамилии (Немцов, Некрасов, Нечаев) часто давали людям с яркой, бросающейся в глаза характеристикой, и Немальцев — из того же ряда: её носитель выделялся ростом или возрастом среди окружающих.