Фамилия Немажева — женская форма мужской фамилии Немажев. В её основе лежит редкое и неочевидное прозвище, которое стоит разобрать по частям. В отличие от большинства русских фамилий на -ов/-ев, образованных от крестильных имён или названий профессий, Немажев указывает на личную характеристику человека — причём характеристику, выраженную через отрицание.

Корень здесь — «мажа» (или «мазга» в диалектном произношении). В южнорусских и украинских говорах «мазга» означала «мозг», «костный мозг», а в переносном смысле — «ум», «толк». Соответственно, «немажа» — это человек, которого считали бестолковым, несообразительным, «без мозгов». Прозвище Немажа могли дать нерасторопному или забывчивому крестьянину. Важно, что такие прозвища в XV–XVII веках не несли оскорбительного оттенка — они работали как бытовые идентификаторы, по которым человека знали в деревне.

Суффикс -ев указывает на патронимическую модель: Немажев сын, то есть потомок того самого Немажи. Фамилия могла закрепиться на юге России, в областях, где бытовали слово «мазга» и характерное аканье (произношение «немажа» вместо «номазга»). В центральных и северных губерниях этот корень почти не встречается.

Менее вероятна, но возможна версия, связывающая фамилию с глаголом «мазать». В этом случае «немажа» — человек, который не мажет, то есть не занимается смазкой колёс или не работает с глиной (печник, маляр). Однако эта гипотеза слабее, так как глагольные прозвища с отрицанием обычно образуются от конкретных действий («непей», «невер»), а не от отвлечённого «не мажущий».

Сейчас фамилия встречается редко, что подтверждает её диалектное происхождение. В документах XIX века носители Немажевых могли быть государственными крестьянами или однодворцами южных губерний — Курской, Воронежской, Харьковской. Сословной элиты среди них не было: фамилия не дворянская, не купеческая, а чисто народная, крестьянская.