Фамилия Чемалтынова — редкая и неочевидная для русского уха. Её основа не имеет прямых аналогов в славянском именослове, что сразу указывает на тюркское или, уже, на монгольское происхождение. Словообразовательная модель проста: к основе «Чемалтын» добавлен русский патронимический суффикс -ов, который затем адаптировался в женскую форму -а. Таким образом, перед нами отчество, застывшее в фамилии: Чемалтынов — сын Чемалтына.

Самая правдоподобная версия связывает основу с топонимом. Чемал — это село в Республике Алтай, административный центр Чемальского района. Название восходит к алтайскому «чомол» — «приток, изгиб реки» или к монгольскому «чөмөл» — «глубокое место». Форма «Чемалтын» могла означать «из Чемала» или «принадлежащий Чемалу» — так в тюркских языках образуют относительные прилагательные с аффиксом -тын/-дын. Следовательно, первый носитель фамилии, скорее всего, был выходцем из этого села или его окрестностей, а его прозвище закрепилось за потомками.

Менее вероятна, но возможна связь с личным именем. В монгольских и калмыцких именах встречается основа «Чемал» (или «Чимэд» — «украшенный»). Если предположить, что Чемалтын — это диалектный вариант такого имени, то фамилия означает «потомок Чемалтына». Однако прямых параллелей в известных ономастических словарях (Унбегаун, Никонов) для этой конкретной формы нет, что делает топонимическую версию более надёжной.

Суффикс -тын редок для русских фамилий, но характерен для фамилий, возникших на стыке тюркского и русского миров — в Сибири, на Урале, в Поволжье. Фамилия Чемалтынова почти наверняка имеет алтайские или казахские корни и указывает на географическое происхождение предка, а не на его ремесло или внешность.