Фамилия Неметлаев — редкая и с неочевидной на первый взгляд основой. Если разбить её на части, сразу бросается в глаза суффикс -ев, указывающий на принадлежность (чей? — Неметлаев). Основа — «Неметла» — скорее всего, прозвище.

Самая правдоподобная версия связывает фамилию с диалектным словом «неметла». В говорах русского Севера и Сибири так называли нерадивого, ленивого человека, буквально «тот, кто не метёт» — не следит за домом, не убирает. Сравните с однокоренными прозвищами вроде Немыта, Немытый. Суффикс -л- в таких прозвищах (как в словах «зубрила», «разиня») придаёт оттенок деятеля с устойчивым качеством. То есть Неметла — человек, который постоянно не метёт, неряха. Фамилию образовали от этого прозвища по стандартной патронимической модели: сын Неметлы стал Неметлаевым.

Менее вероятная, но допустимая версия — искажение более сложной основы. В некоторых тюркских языках есть корни, звучащие как «немет» (например, «немат» — благо, благодать). Однако суффикс -лаев для тюркских фамилий нехарактерен, а русское окончание -ев и прозрачная внутренняя форма (не метёт) делают версию с прозвищем основной.

Фамилия явно недворянская, не от имен святых. Носители её, скорее всего, крестьяне или посадские люди из северных или центральных губерний России, где диалектное слово «неметла» было в ходу. География фамилии сегодня очень узкая: встречается в Пермском крае, местами в Кировской области и на Урале — как раз в зоне бытования северорусских говоров.

Написание фамилии устойчивое: через «е» в первом слоге. Вариант «Немитаев» или «Немятлаев» — ошибки, не имеющие исторического обоснования. Фамилия не даёт повода для гордости родовитостью, зато прямо говорит о том, что предок был человеком с характером — и прозвище ему дали за глаза, не стесняясь в выражениях.