Фамилия Сурмаева — женская форма от Сурмаев, а та, в свою очередь, образована от прозвища или мирского имени Сурмай. Основа здесь — слово «сурма», которое в южнорусских и украинских говорах означало «сурьма», то есть чёрная краска для бровей и ресниц. Сурмой называли и саму косметику, и процесс подведения глаз. Поэтому прозвище Сурмай могли дать человеку с яркими, черными бровями, либо тому, кто торговал этой краской. В словаре В. И. Даля «сурмить» — значит чернить брови, а «сурмила» — мастер или мастерица по этому делу.

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с тюркским корнем, где «сур» может означать «серый» или «седой», а «сурма» — что-то вроде «не тронь». Однако для русской фамилии объяснение через косметику и прозвище выглядит гораздо естественнее, особенно с учётом суффикса -ев, типичного для русских фамилий, образованных от прозвищ на -ай.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Сурмаев — сын Сурмая. Такие фамилии массово закрепились в XV—XVII веках, когда прозвища переходили в наследственные именования. Сурмаевы могли быть выходцами из южнорусских регионов — Курской, Воронежской, Орловской губерний, где слово «сурма» было в ходу. Встречается фамилия и сегодня, но остаётся довольно редкой, не входящей в сотни самых распространённых.

Любопытная деталь: в отличие от фамилий, образованных от названий профессий (Кузнецов, Плотников), Сурмаев происходит от прозвища, основанного на внешнем признаке или бытовом навыке. Предок носителя этой фамилии мог выделяться густо подведёнными глазами — необычная черта для крестьянского быта, что и породило запоминающееся прозвище. Других версий, связанных с географическими названиями или именами, для этой фамилии не зафиксировано.