Фамилия Размаева — женская форма, а её мужской вариант — Размаев. С точки зрения словообразования это типичная патронимическая фамилия, образованная с помощью суффикса -ев, который присоединялся к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или на -й. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Размай.

Корень здесь — «раз-» и «май». Самое прямое и правдоподобное объяснение: Размаем на Руси могли назвать ребёнка, родившегося в мае, но с оттенком — не просто «майский», а «размай», то есть разгар, расцвет весны. В народной речи «размай» означало полное весеннее тепло, время, когда природа окончательно пробуждается. В диалектах встречается и глагол «размаять» — развеять, распустить, заставить цвести. Таким образом, прозвище Размай могли дать жизнерадостному, цветущему человеку либо тому, кто появился на свет в самый разгар мая.

Есть и другая, менее очевидная версия: связь с тюркскими корнями. В татарском и башкирском языках есть имя Размай, которое восходит к арабскому «разма» — «знак», «отметина». В этом случае фамилия могла принадлежать человеку из татарских или башкирских родов, которые переходили на русскую службу и крестились, сохранив имя в качестве основы фамилии. В пользу этой гипотезы говорит распространённость фамилии Размаев в Поволжье, особенно в Самарской и Оренбургской областях, где исторически было сильное тюркское влияние.

Фамилия Размаева — редкая. В дореволюционных источниках она почти не встречается среди дворянства или купечества; скорее всего, это фамилия крестьянская или однодворческая. Её носители, по всей видимости, были выходцами из центральных или южных губерний России, откуда позднее мигрировали на восток.