Фамилия Сурмелева — довольно редкая и неочевидная для разбора. Её основа, «Сурмел», не встречается в современных словарях личных имён и не связана с распространёнными ремёслами или профессиями. Чтобы понять её происхождение, нужно присмотреться к суффиксу и возможным диалектным корням.

С точки зрения словообразования, фамилия образована от прозвища или имени Сурмель с помощью типичного русского суффикса принадлежности -ев. Форма Сурмелева указывает, что перед нами женский вариант фамилии (жена или дочь Сурмелева), а мужской — Сурмелев. Модель «основа на мягкий согласный + -ев» характерна для фамилий, возникших в центральных и северных регионах России, где окончание -ов часто заменялось на -ев после шипящих и мягких согласных.

Самая правдоподобная версия связывает корень «сурм» с древним тюркским или финно-угорским словом, означающим «свинец» или «сурьма» (отсюда, кстати, русское слово «сурьма» — краска для бровей). В диалектах Поволжья и Приуралья «сурма» или «сурмель» могло быть прозвищем человека, занимавшегося добычей или обработкой свинца, либо, в переносном смысле, — человека со смуглым лицом, «насурьмлённого» (то есть тёмного, чернобрового). Вторая, менее вероятная версия — от финского «surma» (смерть, гибель). Такое прозвище могли дать человеку, пережившему тяжёлую болезнь или трагедию, но для фамилий с суффиксом -ев такая мрачная основа встречается редко, обычно она характерна для прозвищ «оберегов» (типа Некрас, Неудача).

Географически фамилия Сурмелев/Сурмелева тяготеет к регионам с активными контактами славянских и тюркских народов — в первую очередь к бывшим землям Казанского ханства, а также к Уралу и Сибири, куда переселенцы приносили прозвища. В дореволюционных метрических книгах фамилия встречается в основном среди крестьян и мещан, что говорит о её простонародном, а не дворянском происхождении. Таким образом, предок носительницы фамилии Сурмелева, скорее всего, получил прозвище по роду занятий (горное дело, красильное ремесло) или по внешнему признаку, и эта кличка закрепилась за его потомками в форме отчества.