Фамилия Жемуляев — редкий случай, когда прозвище образовано от слова, которое почти исчезло из живого языка. В основе лежит «жемуля» — так в старых русских говорах называли комок чего-то мягкого и вязкого: глины, теста, снега. Владимир Даль в своём словаре фиксирует это слово именно с таким значением — «частица чего-либо мягкого, сжатая в горсти». Отсюда и прозвище Жемуляй, которое, скорее всего, получил человек, работавший с податливым материалом: гончар, месящий глину, или пекарь, катавший тесто.

Есть и вторая версия, менее очевидная. В некоторых диалектах «жемуля» могла означать скупца, человека бережливого до крайности. Тогда прозвище Жемуляй закреплялось за тем, кто отличался особой осторожностью в тратах. Какая из гипотез правдоподобнее — сказать трудно: обе опираются на одно и то же слово, но называют разные сферы жизни. Первая версия (ремесленная) выглядит чуть весомее, потому что прозвища по профессии в русской ономастике встречаются чаще, чем прозвища по чертам характера, образованные от редких диалектизмов.

Суффикс -ев указывает на стандартную модель русских фамилий: прозвище на -ай (Жемуляй) давало основу, а притяжательный суффикс -ев означал «сын Жемуляя». Такой тип словообразования был особенно распространён в XVI–XVII веках, когда фамилии только начинали закрепляться за крестьянскими и посадскими родами.

Фамилия Жемуляев не встречается в списках дворянских родов и не фигурирует в известных исторических хрониках — это значит, что её носители, скорее всего, принадлежали к непривилегированным сословиям: крестьянам, ремесленникам или мещанам. Точное место происхождения установить сложно, но по косвенным данным (редкость корня и его диалектный характер) можно предположить, что фамилия бытовала в центральных или северных губерниях России, где слово «жемуля» сохранялось дольше.

Сегодня фамилия Жемуляев остаётся малочисленной. Её носители встречаются в основном на Урале и в Сибири — регионах, куда в XVIII–XIX веках переселялись крестьяне из центральной России. Для генеалогического поиска это сужает круг: документы стоит искать в метрических книгах и ревизских сказках Вятской, Пермской или Тобольской губерний.