Фамилия Замышляевы происходит от древнерусского прозвища Замышляй. Его основа — глагол «замышлять», который в старину имел более широкий смысл, чем сейчас: это не только «задумывать» или «затевать», но и «добывать, промышлять», а также «рассуждать, понимать». Поэтому прозвище Замышляй могли дать человеку с живым умом, склонному к размышлениям и затеям, или, напротив, деловому и предприимчивому — тому, кто умеет «промыслить» нужное.

На это указывает и сама словообразовательная модель. Суффикс -ай в прозвищах часто образовывал имена деятеля от глаголов (сравните: Думай, Смекай, Знай). Так что Замышляй — это «тот, кто замышляет», характеристика человека по его главному качеству или занятию.

Фамилия образовалась по стандартной для русской ономастики схеме: прозвище отца (Замышляй) + притяжательный суффикс -ев (в варианте Замышляев). Встречается и усечённая форма Замышлов — через выпадение «я» и чередование гласных. Оба варианта указывают на одного родоначальника.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным губерниям России: её фиксируют в старых переписях Вятской и Вологодской земель. В этих краях глагол «замышлять» в значении «запасать, припасать» был особенно употребителен в крестьянской среде. Поэтому предки Замышляевых вполне могли быть хозяйственными крестьянами, рачительными и расчётливыми.

В дворянских родословных книгах фамилия не значится — она осталась в среде крестьян и мещан, что типично для прозвищных фамилий на -ай. Это не делает её менее интересной: напротив, она сохранила живую народную речь, где одно слово могло вместить и ум, и практическую сметку.