Фамилия Понимаев — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не профессия, а, скорее всего, прозвище, данное за характер или манеру поведения. Корень здесь — глагол «понимать» в его старом, более широком значении. В русских говорах «понимай» или «поняма» могло означать человека сметливого, догадливого, быстро схватывающего суть. Однако есть и другая, менее очевидная версия: в некоторых диалектах «понимать» употребляли в значении «брать, хватать, забирать». Соответственно, Понимаем могли прозвать того, кто любил прибрать к рукам чужое, или, наоборот, расторопного работника, который хватается за любое дело.

Суффикс -ев указывает на стандартную патронимическую модель: Понимаев — это «сын Понимая». Такая форма характерна для фамилий, образованных от прозвищ или нецерковных имён, оканчивающихся на мягкий согласный или -й. В отличие от фамилий на -ов (от основ на твёрдый согласный), здесь сработало правило: Понимай → Понимаев. Важно, что ударение в фамилии падает на второй слог — Понимáев, и это отличает её от гипотетического варианта «Пóнимаев», который мог бы возникнуть от слова «понятие».

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным областям России, где диалектное слово «понимать» в значении «понимать» было особенно распространено. Встречается она нечасто, и в дореволюционных переписях носители, скорее всего, относились к крестьянскому или мещанскому сословию — дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Интересно, что в XIX веке встречалось написание «Понимаевъ», а в некоторых метрических книгах можно найти вариант «Панимаев» — с акающим произношением, которое отражало живую речь.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Понимахин, Пониматкин) показывает, что Понимаев — самая лаконичная форма, без дополнительных суффиксов. Это говорит о том, что прозвище Понимай было широко употребительным само по себе, а не образовано от уменьшительного имени. Таким образом, предок современного Понимаева — это человек, которого в деревне знали как «Понимая»: либо за ум, либо за хватку.