Фамилия Чемачихина — женская форма фамилии Чемачихин, и её разговорный суффикс -ихин сразу выдаёт региональное происхождение. Такие фамилии типичны для северных и северо-восточных областей России (Архангельская, Вологодская, Вятская губернии, Урал, Сибирь). Модель образования проста: к основе прозвища или имени Чемачиха добавлялся суффикс -ин, указывающий на принадлежность («чей?» — Чемачихин). В русской ономастике суффикс -их(а) в прозвищах нередко означал женщину по мужу или по роду занятий, а затем фамилия на -ихин закреплялась за потомками.

Основа фамилии — Чемачиха — скорее всего, восходит к прозвищу Чемач. Само слово «чемач» в русских говорах имеет несколько значений. В диалектах Урала и Сибири «чемач» или «чемашка» — это небольшая деревянная чашка, ковш, черпак. Прозвище могли дать бондарю или плотнику, делавшему такую посуду, либо человеку, который постоянно что-то черпал (например, водовоз). Возможна и более грубая версия: в некоторых говорах «чемач» означало неуклюжего, мешковатого человека. Но первая версия — по ремеслу — выглядит правдоподобнее, потому что прозвища от названий утвари встречаются часто (Ложкин, Ковшов, Черпаков).

Есть и альтернативная гипотеза: фамилия могла возникнуть от тюркского корня. В татарском и башкирском языках «чемач» или «чимач» — это «щепка», «стружка», что снова отсылает к деревообработке. Учитывая, что фамилии с суффиксом -ихин распространены в регионах, где издавна жили финно-угорские и тюркские народы, смешение языковых влияний вполне вероятно. Но в любом случае основа связана с деревянной утварью или плотницким делом.

Географически фамилия Чемачихин встречается редко. Архивные записи и современные телефонные справочники фиксируют её в Кировской области и на Урале (Свердловская, Челябинская области). Это подтверждает северно-русский характер фамилии — именно в этих краях модель на -ихин была особенно продуктивной. В центральной России и на юге такая фамилия почти не встречается.

В дореволюционной России носители фамилии Чемачихины, скорее всего, относились к крестьянскому сословию или к ремесленникам. Фамилия не дворянская и не купеческая, что тоже типично для «северного» типа. Никаких известных исторических личностей с такой фамилией не зафиксировано, и это нормально: ценность фамилии не в громком прошлом, а в том, что она точно указывает на занятие предка — изготовителя деревянных ковшей.