Фамилия Зямилева — яркий пример того, как региональные особенности произношения и письма закрепляются в официальной фамилии. Её основа восходит к имени Замиля (в разных тюркских языках — Замиля, Зямиля, Джамиля), которое женское, а фамилия — мужская по форме, что наводит на мысль об образовании от имени матери или от прозвища, данного по материнской линии.

В основе лежит арабское имя Джамиля (جميلة) — «красивая, прекрасная». В татарской и башкирской среде оно часто приобретало форму Зямиля или Замиля из-за особенностей местной фонетики, где звук «дж» переходит в «з». Таким образом, Зямилева — это вариант фамилии, образованной от женского имени, что для русской модели на -ов/-ев нетипично, но встречается в семьях, где родоначальником был человек, известный по матери или жене.

Модель образования проста: к имени Зямиля добавлен патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного). Обычно такие фамилии означали «сын Зямили» или «принадлежащий Зямиле». Это могло быть как указание на то, что отца не было в живых или он был неизвестен, так и дань уважения сильной женской фигуре в роду.

Встречается фамилия преимущественно в Татарстане, Башкортостане и среди татарских диаспор. В русском написании часто путают с фамилией Замилева: буква «я» вместо «а» — это не ошибка, а фиксация реального произношения в тех говорах, где «а» после мягкого согласного звучит как «я». Поэтому Зямилева — не искажение, а самостоятельный орфографический вариант, который мог закрепиться при паспортизации.

Сословно предки Зямилевых, скорее всего, были государственными или ясачными крестьянами, реже — служилыми татарами. Дворянских корней у фамилии нет: она народная, бытовая, и её носители — это люди, чьи предки жили в деревнях и сохранили в фамилии память о женщине, давшей начало роду.