Фамилия Землячев образована от прозвища или мирского имени Земляк. Слово «земляк» в русских говорах означало не только «уроженец одной местности», но и «крестьянин, пахарь», то есть человек, живущий с земли. Основа фамилии — «земляк», а суффикс «-ев» указывает на принадлежность: Землячев буквально — «сын Земляка» или «из рода Земляковых». Такая модель типична для русских фамилий, возникших из прозвищ на -ак/-як: Беляк — Беляков, Рыжак — Рыжаков, Земляк — Земляков. Вариант с суффиксом «-ев», а не «-ов», объясняется тем, что в основе конечный мягкий согласный «к» переходит в «ч» перед «-ев» (Земляк → Землячев). Это не редкость: ср. Казак — Казачев, Дурак — Дурачев.

Интересно, что фамилия Землячев встречается заметно реже, чем Земляков. Скорее всего, это связано с региональными особенностями произношения или записи: в некоторых говорах форма «Землячев» могла закрепиться как более диалектная. Географически фамилия тяготеет к центральным и южным областям России, где слово «земляк» в значении «крестьянин» было особенно употребительно.

В ономастике нет единого мнения, считать ли основу «земляк» прозвищем по происхождению или по роду занятий. Борис Унбегаун в «Русских фамилиях» относит такие образования к группе прозвищ, указывающих на место жительства или социальный статус. Вторая версия — что прозвище давали пришлому человеку («земляк» как «свой, из тех же мест»). Но для фамилии Землячев правдоподобнее первое: предок мог быть именно земледельцем, а не просто «земляком» в современном смысле.

Фамилия не относится к дворянским, её носители — в основном крестьяне и мещане. В дореволюционных метрических книгах Землячевы встречаются, например, в Тамбовской и Рязанской губерниях. Сейчас это редкая фамилия, что делает её особенно ценной для генеалогического поиска: найти однофамильцев проще, но круг их узок.