Фамилия Посмогаев — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с диалектным глаголом, а не с литературным русским языком. В центральных и южнорусских говорах слово «посмогать» означало «помочь, пособить, оказать содействие». Соответственно, Посмогаем в XVI–XVII веках могли прозвать человека, который охотно выручал других, был надёжным помощником в хозяйстве или деле. Это не ремесленная и не сословная фамилия, а характеристическая: она рисует социальный портрет предка через его поведение.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий, но с нюансом. Суффикс -ев присоединён к основе, оканчивающейся на «ай» (Посмогай), что встречается реже, чем стандартное -ов. В документах начала XVIII века, когда фамилии только закреплялись, форма Посмогаев могла конкурировать с вариантом Посмогайцев (от «Посмогаец» — сын Посмогая), но победил более краткий вариант. Прямых аналогов среди распространённых фамилий немного: можно вспомнить Помогаев (от «помогать»), но Посмогаев стоит особняком из-за приставки по- и диалектного корня.

Географически фамилия тяготеет к югу России. В ревизских сказках и метрических книгах XIX века Посмогаевы чаще всего встречаются в бывшей Воронежской губернии и на смежных территориях Курской и Тамбовской губерний. Это зона, где говоры сохранили архаичные формы глаголов, и где слово «посмогать» было в ходу у крестьянского населения. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — скорее всего, предки были однодворцами или государственными крестьянами.

Спорных версий происхождения практически нет. Иногда пытаются связать фамилию с тюркским корнем (например, «смагать» — гореть, обжигать), но это натяжка: приставка по- и типично славянский суффикс -ев указывают на славянскую основу. Если бы корень был иноязычным, форма скорее была бы Посмагаев или Смагаев, а не с «о» в первом слоге. Так что версия с «помощью» остаётся единственной убедительной.

Сегодня Посмогаевы — немногочисленная, но не исчезнувшая фамилия. По данным современных телефонных справочников и баз ЗАГС, носители живут в основном в Воронежской, Липецкой и Ростовской областях, изредка — в Москве и Санкт-Петербурге. Фамилия не меняла написания с момента фиксации, что говорит о её устойчивости.