Фамилия Тармаев образована по самой распространённой в русском языке модели — с суффиксом -ев, который присоединялся к основам на мягкий согласный или шипящий. Её основа — прозвище или некалендарное имя Тармай. Вопрос в том, что скрывается за этим корнем, и здесь есть несколько версий, разной степени убедительности.

Наиболее вероятное объяснение ведёт к тюркским языкам, в первую очередь к бурятскому или монгольскому. В них слово «тарма» или «тармай» означает «разветвление», «раздвоение», а также может относиться к раздвоенному копыту — важному признаку в скотоводческой культуре. Прозвище Тармай могли дать человеку с заметной внешней особенностью (например, с раздвоенным подбородком) или же по роду занятий — тому, кто занимался разделом скота, пастбищ или наследства. В пользу тюркского происхождения говорит и география фамилии: Тармаевы встречаются среди бурят, калмыков, а также в регионах Поволжья и Урала, где издавна жили тюркоязычные народы.

Есть версия, связывающая корень «тарма» с русским диалектным словом. В некоторых говорах «тарма» — это часть упряжи или ремешок, которым привязывают что-либо. Тогда Тармаем могли прозвать шорника, мастера по изготовлению сбруи, или просто запасливого человека, который «всё приторачивает». Однако эта гипотеза слабее: диалектное слово узко локально и не даёт такой широкой географии, как тюркская основа.

Словообразовательная модель фамилии — типично русская, но основа явно иноязычная. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Тармаев буквально означает «сын Тармая» или «из семьи Тармая». Это говорит о том, что предок носителя фамилии был человеком, которого в своём окружении знали именно под этим прозвищем — не по имени, а по характерному признаку или занятию.

По сословному составу Тармаевы не были однородны. В документах XIX века встречаются как крестьяне и казаки, так и представители бурятского духовенства (ламы), у которых фамилия могла появиться в результате русификации при переходе в православие или при записи в метрические книги.

Сегодня фамилия Тармаев остаётся редкой, но не исчезающей. Её носители живут в Бурятии, Иркутской области, Забайкалье и в центральной России. Фамилия не имеет «дворянского» ореола и не перегружена историческими легендами, зато она — живой след тюрко-монгольского влияния на русскую ономастику, причём не самый очевидный.