Фамилия Посемейнова — редкий пример того, как в основе фамилии лежит не профессия, не внешность и не имя, а порядковое числительное. В данном случае это слово «семой» или «семый», то есть «седьмой». В древнерусском языке и некоторых говорах числительное «седьмой» звучало именно так — «семой» (сравните: «семой день» означало седьмой день). От этого слова образовалось прозвище Семой — так могли назвать седьмого ребенка в семье или человека, родившегося седьмым по счету. Приставка «по-» в данном случае указывает на происхождение от прозвища Семой или от фамилии Семов: «по Семову сыну» — то есть потомок того, кого звали Семовым. Таким образом, Посемейнов — это «сын того, кто был из рода Семовых», а Семой — седьмой ребенок.

Модель образования редкая. Обычно фамилии от числительных образуются напрямую: Семин, Семиков, Семов. Форма с приставкой «по-» и суффиксом «-ов» встречается нечасто и говорит о том, что фамилия могла сложиться в среде, где ценили точное указание на родство: «посемейный» — значит «относящийся к семье Семых». В старых переписных книгах можно встретить записи вроде «Ивашко Посемейный сын», что со временем закрепилось как фамилия.

Вариант написания через «я» — Посемейнов — может быть диалектным или орфографическим: в некоторых говорах «семой» произносили с мягким «м», отсюда и «Семей». В любом случае, корень один: порядковый номер. Предки носителя фамилии, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми из северных или центральных губерний России, где такие прозвища бытовали. Сословного барьера не было — числительные в основе фамилий встречались у всех слоев, но у дворян они почти не фиксируются.

Географически фамилия редкая и не массовая. Встречается в единичных записях по Вологодской, Костромской и Пермской губерниям, что подтверждает её севернорусское происхождение. Если искать однокоренные, то ближе всех Семов и Семой — они более распространены, но именно форма Посемейнов сохранила в себе указание на «седьмого» в семье и на способ именования по отцу.