Фамилия Паламеев — редкий пример, когда за основу взято не имя и не ремесло, а книжное, почти мифологическое прозвище. В её основе лежит имя Паламед — так звали одного из героев Троянской войны, мудреца и изобретателя, который, по преданию, придумал алфавит, игру в кости и даже меры весов. В русскую культуру это имя попало через церковные святцы и греческую агиографию, но в быту встречалось крайне редко, почти исключительно в среде духовенства.

Словообразовательная модель проста: к основе Паламед- добавлен патронимический суффикс -ев, указывающий на отчество. То есть Паламеев — буквально «сын Паламеда». Окончание -ев, а не -ов, объясняется мягкостью конечного согласного основы (д’). Такая фамилия могла возникнуть в семинарской или приходской среде, где детям нередко давали «календарные» имена в честь малоизвестных святых, а позже и сами фамилии образовывали от этих имён.

Интересно, что имя Паламед никогда не было распространённым на Руси. В святцах оно числится за несколькими раннехристианскими мучениками, но народной популярностью не пользовалось. Поэтому фамилия Паламеев — штучный продукт, скорее всего, искусственного происхождения. Её носители в XIX веке могли быть выходцами из духовного сословия, где ценили книжные имена и греческую образованность. Встречается она преимущественно в центральных губерниях России, но повсеместной не стала.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Паламедов, Паламедин — показывает, что вариант с суффиксом -ев самый логичный для русского уха, так как он избегает двойного суффикса. Фамилия Паламедов звучала бы тяжеловесно, а Паламедин (с суффиксом -ин) требовал бы основы на -а, что не подходит. Так что Паламеев — наиболее естественная форма от редкого греческого имени.