Фамилия Чемаров образована от прозвища или нецерковного имени Чемар. В русских говорах словом «чемар» называли либо чурбан, обрубок дерева, либо неопрятного, неряшливого человека. Вторая версия выглядит убедительнее: прозвища с отрицательной окраской в крестьянской среде давали часто, без злого умысла, а просто как бытовую характеристику. Суффикс -ов указывает на типичную модель русской фамилии XIX века: «чей?» — Чемаров, то есть сын или потомок Чемара.

Менее распространённая гипотеза связывает основу с тюркскими языками, где «чемар» могло означать «упрямый», «крепкий». В пользу этой версии говорит то, что фамилия Чемаров встречается в Поволжье и на Урале — регионах, где издавна соседствовали русские и тюркские народы. Однако для окончательного вывода не хватает данных: без устойчивой фиксации в тюркских ономастиконах эта версия остаётся предположением.

В отличие от фамилий на -ский, которые часто принадлежали дворянам или духовенству, Чемаров — типично крестьянская фамилия. Она почти не встречается в родословных книгах, зато её можно найти в переписях однодворцев и государственных крестьян центральных и южных губерний. Редкий суффикс -ар (а не -арь) в основе выделяет эту фамилию среди однокоренных: Чемарин, Чемарев, Чемаркин — все они восходят к тому же корню, но через разные словообразовательные цепочки.

Современные носители фамилии Чемаров чаще всего живут в Воронежской, Тамбовской и Саратовской областях, что совпадает с ареалом расселения однодворцев — потомков служилых людей, которые после реформ Петра I перешли в податное сословие, но сохранили свои фамилии.