Фамилия Сесорев — редкая и с неочевидной основой, поэтому о её происхождении можно строить только обоснованные догадки. Первое, что бросается в глаза, — суффикс -ев, а не более распространённый -ов. В русских фамилиях -ев появляется, когда основа оканчивается на мягкий согласный, шипящий или «ц». Значит, исходное прозвище или имя звучало как Сесорь или Сесор.

Самая правдоподобная версия отталкивается от диалектного глагола «сесорить» или «сесореть» — в некоторых северных и сибирских говорах так называли ворчать, брюзжать, а иногда и сплетничать. Человека с таким характером могли прозвать Сесором или Сесорей, а его потомки стали Сесоревыми. В пользу бытового, а не церковного происхождения говорит и то, что в святцах нет имени, близкого к «Сесорь».

Менее вероятна связь с географическим названием. На карте России есть река Сесора в Архангельской области и несколько мелких речушек с похожими именами в бассейне Северной Двины. Если предок жил на берегу такой реки, его могли записать по месту жительства — «Сесорский» или «Сесоров», но форма Сесорев всё же указывает скорее на личное прозвище, чем на топоним.

Ещё одна гипотеза, хотя и слабая, — искажение фамилии Сесорин или Сесоринцев, где основа восходит к греческому имени Сесор (редкая форма от Севастиан или Сесилий). Но в русской ономастике такие переходы встречаются редко, и без документальных подтверждений эта версия остаётся лишь догадкой.

Сословно фамилия Сесорев, скорее всего, крестьянская или мещанская. В XIX веке её фиксируют в основном в Вологодской и Вятской губерниях — как раз в зоне бытования северных говоров, где слово «сесорить» было в ходу. Значит, предки носителя фамилии с высокой вероятностью были государственными или помещичьими крестьянами Русского Севера, а прозвище получили за неуживчивый или ворчливый нрав.