Фамилия Чемаркина — женская форма фамилии Чемаркин, а та, в свою очередь, образована от прозвища Чемарка. В отличие от распространённых фамилий на -ов/-ев, здесь работает суффикс принадлежности -ин, который в русской традиции чаще крепился к основам, оканчивающимся на -а/-я. Это сразу указывает, что исходное прозвище было не на твёрдый согласный (типа Чемар), а именно Чемарка.

Корень «чемар-» в русских говорах неоднозначен. Первая и самая вероятная версия отсылает к диалектному слову «чéмар» или «чéмара» — так в ряде южнорусских и среднерусских областей называли черемуху. В этом случае Чемарка — человек, живший у зарослей черемухи или, возможно, занимавшийся её сбором и продажей. Такие «растительные» прозвища часто давали по приметному месту жительства: Чемаркин — тот, кто из Чемаров, то есть с черемухового места.

Вторая версия связывает прозвище с глаголом «чемáрить» — в некоторых говорах это означало «капризничать, дуться, быть не в духе». Тогда Чемарка — ворчливый, недовольный человек. Однако эта версия менее надёжна: прозвища от негативных черт характера обычно звучат грубее и прямее (Ворчун, Брюзга), а суффикс -к- чаще образует уменьшительные или «бытовые» формы от предметов и явлений, а не от абстрактных качеств.

География фамилии Чемаркиных довольно узкая. Основной массив носителей зафиксирован в Пензенской области и соседних регионах Среднего Поволжья — в мордовских и татарских краях. Это важно: в местных тюркских языках есть слово «чəмəр» (буквально «круглый», «полный»), которое могло стать прозвищем коренастого, плотного человека. Но в русской среде фамилия осмыслялась именно через «черемуху» — тем более что в пензенских лесах черемухи много, и она была заметным ориентиром.

Написание с буквой «е» в первом слоге (Чемаркина) — нормативное для литературного русского языка. В дореволюционных записях могла встречаться форма «Чимаркин» (через «и»), что отражает акающее произношение. Фамилия однозначно не дворянская и не духовного сословия — суффикс -ин и отсутствие «-ский» выдают крестьянское или мещанское происхождение. Вероятнее всего, предок Чемаркиных был крестьянином или ремесленником, которого прозвали по месту жительства возле черемушника.