Фамилия Васильмчева — редкий и необычный случай в русской ономастике. Её основа — имя Василий, а суффикс -мчев (в мужском варианте -мчев) почти не встречается в стандартных моделях образования русских фамилий. Обычно от имени Василий образуют фамилии через суффиксы -ов (Васильев), -ин (Васильин, редко) или -ский (Васильевский). Появление -мчев заставляет искать объяснение за пределами привычного словообразования.

Скорее всего, фамилия Васильмчев (и женская Васильмчева) — это не прямое образование от имени, а результат трансформации прозвища или географического названия. В основе может лежать прозвище Васильма, которое дали человеку по какой-то характерной черте, связанной с именем Василий, или по местности. Например, в некоторых говорах «васильма» могли называть человека, который выращивал васильки или торговал ими, либо того, кто носил одежду василькового цвета. Суффикс -ев (в форме -мчев) указывает на принадлежность: «сын Васильмы». Вариант с -ев, а не с -ин, подсказывает, что прозвище имело мягкую основу (Васильма → Васильмев → со временем Васильмчев, где -ев перешло в -мчев под влиянием произношения).

Другая, менее вероятная версия — связь с топонимом. Если существовало селение с названием вроде Васильмы или Васильмчи, то житель такого места мог получить фамилию по названию деревни. Однако ни одно известное поселение с таким корнем в исторических документах не зафиксировано, что делает эту гипотезу спекулятивной.

Фамилия Васильмчева крайне редка. Встречается в основном в центральных и южных регионах России, но без выраженной географической привязки. По социальному происхождению носители, скорее всего, принадлежали к крестьянскому или мещанскому сословию, так как сложная и нестандартная модель образования характерна для фамилий, возникших в народной среде, а не в дворянских родах, где придерживались более строгих правил.