Фамилия Сембиева — редкий пример фамилии, образованной от имени, которое почти не встречается в русской антропонимической традиции. Её основа — мужское имя Семби (или Сембей), которое может иметь несколько корней, и самый вероятный из них — тюркский. В тюркских языках «сем» или «сен» означает «ты», а «би» — «бек», «господин» (ср. казахское «сенбек» — «ты — бек»). Однако более правдоподобна версия, что имя Семби — это вариант имени Сембек, где «сем» восходит к арабскому «сам» — «высокий», «возвышенный», а «бек» — титул. Таким образом, Сембиева могла означать «принадлежащая потомку Семби» — человека, которого так назвали в честь знатного или уважаемого предка.

Суффикс «-ев» указывает на притяжательную модель: фамилия отвечала на вопрос «чей?» — «Сембиев сын», «Сембиева дочь». Это типично для русских фамилий, образованных от имён, но нечасто встречается в сочетании с тюркскими основами. Обычно такие фамилии закреплялись за людьми, которые переходили в русскую культуру через крещение или административный учёт, и их исходное имя адаптировали под русскую грамматику.

Географически фамилия Сембиева тяготеет к регионам с тюркским населением: Поволжье (Татарстан, Башкортостан), Казахстан, отчасти Северный Кавказ. Встречается она редко, что говорит о локальном происхождении — возможно, от конкретного рода или села. В документах XIX — начала XX века фамилия могла фиксироваться у крестьян или казаков, но без массового распространения.

С точки зрения словообразования примечательно, что фамилия сохранила форму женского рода (Сембиева), хотя в быту часто употребляется и мужской вариант — Сембиев. Это указывает на то, что фамилия не прошла полной русификации: в русских фамилиях окончание «-а» в женском варианте обычно убирается, если основа оканчивается на согласный, но здесь оно осталось как часть исходного имени.

Если искать параллели, то однокоренные фамилии — Сембеков, Сембеев — встречаются у татар и башкир, но Сембиева стоит особняком из-за окончания «-иева», которое редко для тюркских фамилий в русской записи. Возможно, это результат описки или диалектного произношения: имя Семби могло звучать как «Сембий», и тогда фамилия образована от полной формы «Сембиев». В любом случае, точное происхождение без генеалогического исследования установить сложно, но тюркский след — самый надёжный.