Фамилия Семешева — женская форма фамилии Семешев, а та, в свою очередь, образована от мужского имени или прозвища Семеш. В основе лежит либо краткая форма крестильного имени Семён (в просторечии Сема), либо диалектное слово «семеш» — так в некоторых областях называли человека, который сеет, крестьянина-земледельца. Первый вариант (от имени) встречается чаще: суффикс -еш- характерен для русских уменьшительных форм (Семён — Сема — Семеш, аналогично Антон — Антош, Пётр — Петруш). Фамилия закрепилась в патронимической модели: Семешев буквально означает «сын Семеша».

Написание с буквой «е» после «ш» указывает на твёрдый согласный в основе, что типично для северных и восточных русских говоров, где «Семёшев» произносилось бы как «Семешев». В отличие от фамилии Семёнов, которая прямо восходит к полной форме имени, Семешев — более редкий вариант, возникший в крестьянской среде, где официальное имя часто заменяли обиходным сокращением. По данным переписей, фамилия встречается преимущественно в Поволжье и на Урале, что косвенно подтверждает её народное, а не книжное происхождение.

С точки зрения словообразования, фамилия Семешева — типичный пример «русской фамилии второго уровня»: от прозвища на -еш- с помощью суффикса -ев- (так как основа заканчивается на шипящий). Аналогичные модели: Алешев, Мишев, Петрушев. Если бы прозвище звучало как Семеш, то форма Семешев — единственно правильная по правилам русской грамматики.

Версия о происхождении от прозвища «Семеш» в значении «сеятель» менее вероятна, но не исключена: в диалектах слово «семеш» фиксировалось как название для человека, занятого посевом, или даже как ироничное прозвище для медлительного, «сеющего» шаги человека. Однако письменных свидетельств такого прозвища в исторических источниках почти нет, тогда как сокращения от Семёна — сплошь и рядом. Так что наиболее надёжная версия: Семешев — это «Семёнов» в неофициальном, деревенском варианте.