Фамилия Змий — редкий случай, когда прозвище перешло в фамилию безо всяких суффиксов, в чистом виде. Это так называемая «окаменевшая» форма: человека прозвали Змием, и это слово закрепилось за его потомками как родовое имя. В русской ономастике такой тип встречается нечасто, обычно фамилии образовывали с помощью -ов, -ев, -ин, но здесь обошлось без них, что указывает на древность прозвища или на то, что оно закрепилось в среде, где фамилии ещё не стандартизировали по великорусскому образцу.

Значение прозвища, казалось бы, лежит на поверхности — «змей, змея». Но в народной культуре это слово несло двойной смысл. С одной стороны, змий — библейский образ искусителя, нечистой силы, хитреца. Прозвище Змий могли дать человеку с острым языком, льстецу или тому, кто умел «обвивать» собеседника словами. С другой стороны, в славянской мифологии Змей Горыныч — не столько зло, сколько сила, огонь, богатство. Прозвище могло достаться воину, кузнецу или человеку с горячим нравом. Конкретный оттенок зависел от того, в какой губернии и в каком веке жил носитель.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и украинским землям, где слово «змій» широко бытовало в говорах. Там же встречаются однокоренные фамилии-«звери» вроде Вовк, Ведмідь, Лис — все без суффиксов. На севере и в центре России такое прозвище чаще переделывали в Змиев или Змиевский. Так что Змий — маркер определённого диалектного ареала и, вероятно, казацкой или крестьянской среды, где фамилии долго оставались неофициальными.

Сословная принадлежность носителей, скорее всего, была низкой: крестьяне или однодворцы. В дворянские гербовники фамилия Змий не попала — слишком откровенное прозвище для официального статуса. Однако это не делает её «простой»: за ней стоит живая антропонимическая модель, когда человека называли словом, а не производным, и это слово сохранило звучание столетий.