Фамилия Алемская — редкий пример русской фамилии, которая могла возникнуть как в дворянской, так и в крестьянской среде, но с разными корнями. Основная версия — топонимическая: от названия населённого пункта Алемна или Алемское. Такие топонимы встречаются в Поволжье (например, река Алемна в Нижегородской области) и на Русском Севере. Переселенцы из этих мест, попадая в другие губернии, получали прозвание «Алемский», а их потомки закрепляли форму на -ская, характерную для польской и западнорусской шляхты, но позже ставшую нейтральной.

Суффикс -ск- указывает на принадлежность к месту или роду занятий. Если основа — «алем» (от тюркского «алем» — мир, вселенная, или от арабского «алям» — знамя), то фамилия могла быть семинарской — искусственно образованной в духовных училищах для благозвучия. Однако для фамилий на -ская это скорее исключение: обычно их давали по названию села или имения.

Вторая версия, менее вероятная, — от прозвища Алема (возможно, искажённое «олень» в диалектах или от «алеть» — краснеть). Но в этом случае ожидалась бы форма Алемин или Алемов, а не Алемская. Женское окончание -ая закрепилось в XIX веке при записи в метрики: до этого носитель мог писаться Алемским.

Географически фамилия встречается точечно — в основном в центральных областях России и в Сибири, куда переселялись крестьяне из Поволжья. Сословная принадлежность предков неясна: среди Алемских есть и потомки духовенства (семинарские корни), и крестьяне, получившие фамилию по месту выхода. Точных данных о древнем дворянстве нет — в родословные книги эта фамилия, скорее всего, не входила.