Фамилия Семанаева образована от мужского имени Семанай. Это имя — неканоническая, народная форма крестильного имени Семён (в церковной традиции — Симеон, от древнееврейского «слушающий Бога»). Суффикс -ай в русских именах и прозвищах часто выполнял уменьшительно-ласкательную или обиходную функцию: Семанай, как и, скажем, Иванай, Миханай, означало «маленький Семён», «Семён, которого ласково зовут». Такие формы были особенно распространены в севернорусских и сибирских говорах, где -ай могло заменять стандартное -а или -я.

Притяжательный суффикс -ев указывает на принадлежность: Семанаев буквально значило «сын Семаная» или «потомок Семаная». В русской ономастике фамилии на -аев (-аев) чаще встречаются в регионах, где активно бытовали диалектные формы имён — в Вологодской, Архангельской, Вятской губерниях, а также в Поволжье. Возможно, предки носителей фамилии происходили именно оттуда, хотя точная география без генеалогического исследования не определяется.

Интересно, что форма Семанай не зафиксирована в официальных святцах, но встречается в документах XVI–XVII веков как прозвище или мирское имя. Например, в переписных книгах по Северу России попадаются крестьяне Семанайко, Семанай — это указывает на то, что фамилия уходит корнями в допетровскую эпоху, когда фамилии ещё только закреплялись за крестьянскими родами. Семанаевы, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми: дворянских родов с такой фамилией в родословных книгах не отмечено.

В современном написании фамилия сохраняет редкую для русского уха основу — Семанай. Это отличает её от более частых Семёновых, Семиных, Семакиных. Ударение, судя по типовой модели, падает на последний слог: Семана́ева.