Фамилия Земсеов настолько редкая, что её почти не встретить в современных телефонных справочниках или базах данных. Чтобы понять её происхождение, придётся отталкиваться от состава слова. Основа «Земсе-» с большой вероятностью восходит к личному имени Земс. В старых русских говорах «земс» — краткая форма от имени Земский (производного от слова «земля»), либо от уменьшительного Земша. Суффикс -ов указывает на стандартную патронимическую модель: «чей?» — Земсеов, то есть сын Земса. Такой тип образования был массовым в XVI–XVII веках, когда крестьяне и посадские люди получали фамилии по имени отца.

Интереснее другое: написание «Земсеов» с двумя буквами «е» подряд — архаичное. В дореволюционной орфографии часто писали «Земсеовъ» или «Земсѣовъ», но в современном виде фамилия сохранила редкую двойную гласную. Это могло возникнуть из-за того, что исходное имя звучало как «Земсей» (от греческого «земля» через церковные календари), и тогда фамилия образовалась от формы Земсеев, но со временем «е» выпало. Однако вариант Земсеов — скорее всего, результат случайного написания или диалектного произношения, где «е» редуцировалось.

Географически фамилия могла закрепиться в северных и центральных губерниях России, где имя Земс встречалось в писцовых книгах. Например, в новгородских и псковских землях имя Земс (Земша) фиксировалось как прозвище земледельца или человека, связанного с землёй. Никакой связи с еврейскими корнями или немецкими фамилиями здесь нет — это чисто русская модель, построенная на имени, которое сейчас почти исчезло. Если искать однокоренные фамилии, то ближе всего будут Земсков, Земский и Земцев, но Земсеов стоит особняком из-за нестандартного написания.