Фамилия Семирей — редкая и неочевидная. На первый взгляд она напоминает числительное «семь» и слово «рай», но это обманчивое впечатление. Чтобы понять её происхождение, нужно смотреть не на значение корней по отдельности, а на модель образования и возможное прозвище.

Самая вероятная версия — фамилия образована от прозвища Семирей. В русских говорах, особенно на юге и юго-западе, существовало слово «рей» или «рий» — так называли небольшой лесок, рощу, а иногда и болотистую низину, поросшую кустарником. Прозвище «Семирей» могли дать человеку, который жил возле семи таких лесочков или владел участком с семью рощами. Числительное «семи-» здесь работает как указание на множественность, а не на точный счёт — так же, как в фамилиях Семибратов, Семигоров.

Менее вероятна, но тоже возможна связь с диалектным глаголом «реять» (парить, летать) или «раять» (советовать, шуметь). В этом случае «семирей» могло быть прозвищем шумного, суетливого человека или того, кто «семь раз реет» — то есть не сидит на месте. Однако эта версия слабее, потому что глагольная основа в прозвищах встречается реже, чем топографическая.

Фамилия образована по продуктивной модели с суффиксом -ев (Семирей → Семирев), но в данном случае суффикс нулевой — окончание -й указывает на притяжательное значение: «чей? — Семиреев». Со временем окончание могло отпасть в просторечии, и фамилия закрепилась в краткой форме Семирей. Подобные случаи есть: фамилии Безродный, Голый, Кривой — они тоже не имеют суффикса, но образованы от прилагательных или прозвищ.

Географически фамилия Семирей встречается крайне редко, в основном в центральных и южных областях России. В старых переписных книгах она почти не фиксируется, что говорит о её позднем оформлении — скорее всего, в XVIII–XIX веках, когда крестьянам массово давали фамилии по прозвищам. Сословная принадлежность предков — почти наверняка крестьянская или однодворческая.

В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» прямого упоминания Семирей нет, но модель с числительным и топографическим корнем хорошо описана. Если искать аналоги, то ближе всего фамилии Семибратов (от «семи братов») и Семигоров — обе указывают на множественность объектов. Семирей вписывается в этот ряд, но с более редкой ландшафтной основой.