Фамилия Ямлеева — женская форма фамилии Ямлеев, и её разбор стоит начать не с привычного суффикса -ев, а с неочевидной основы. В русских фамилиях на -еев, -еев обычно скрывается либо тюркское имя, либо прозвище, и Ямлеева не исключение. Скорее всего, в основе лежит личное имя Ямлей — вариант тюркского имени Ямлы, что значит «имеющий ям» (почтовую станцию) или «ямщик», либо восходит к татарскому «ямле» — «влажный, сырой». Вторая версия менее распространена, но возможна, если прозвище дали человеку с влажным характером или по месту жительства у воды.

Модель образования типична для фамилий, возникших в среде поволжских татар и башкир: к основе на -й добавляется русский патронимический суффикс -ев (а не -ов, так как основа заканчивается на мягкий согласный). Это указывает на то, что фамилия оформлялась уже в русской административной среде, но её носители, вероятно, были выходцами из тюркоязычных групп. Географически фамилия Ямлеева чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане и соседних областях — Оренбургской, Самарской, Челябинской. Это подтверждает её восточное происхождение.

В отличие от многих русских фамилий, которые образованы от канонических крестильных имён, Ямлеева — яркий пример бытового прозвища, связанного с занятием или свойством. Предки носителей этой фамилии могли быть ямщиками на почтовых трактах (ямская гоньба была важной повинностью в XVI–XVII веках), либо жили в сырой низине — отсюда и прозвище. Второй вариант менее задокументирован, но ономасты допускают такие параллели.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Ямлихин, Ямбаев, Ямгуров — показывает, что корень «ям» в тюркских фамилиях часто связан с дорогой и передвижением, реже — с водой. Поэтому версия про ямщика выглядит правдоподобнее: она объясняет и суффикс, и региональную привязку к историческим ямским трактам. Социально носители фамилии относились к служилым или государственным крестьянам, а не к дворянству.