Фамилия Чембеева — женская форма, а мужской вариант — Чембеев. Она образована по одной из самых распространённых в русском языке моделей: с помощью суффикса -ев, который присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или на -й. В данном случае основа — Чембей. Это типичная патронимическая модель: Чембеев — буквально «сын Чембея».

Самое интересное — происхождение имени Чембей. Здесь открывается простор для версий, и ни одну из них нельзя отбросить без оговорок. Первая и самая вероятная: Чембей — это тюркское составное имя. В тюркских языках «чем» (или «чам») может означать «сосна», «хвоя», а «бей» — «господин», «князь», «предводитель». Таким образом, Чембей — «сосновый князь» или «господин сосны». Такое имя могли дать человеку, жившему в сосновом бору, либо имевшему отношение к лесному промыслу, либо просто как пожелание быть крепким, как сосна. В пользу этой версии говорит и характерное для тюркских языков сочетание «ч» в начале слова — в русских фамилиях оно встречается значительно реже, чем, скажем, «к» или «б».

Вторая версия, менее распространённая, но имеющая право на существование, — связь с этнонимом. В прошлом в Поволжье и Приуралье существовали группы населения, которых называли «чембеями» или «чемберами». Это могли быть выходцы из определённых родов или местностей. В таком случае фамилия Чембеев могла означать «потомок чембея», то есть человека, принадлежавшего к этой группе.

Третья версия — чисто географическая. Существует село Чембеево в Татарстане, а также несколько топонимов с корнем «чемб-» в Башкортостане. Выходец из такого села легко получал прозвище Чембей, а его дети уже носили фамилию Чембеевы.

Фамилия Чембеева — редкая. Она не встречается в списках массовых русских фамилий (типа Ивановых или Кузнецовых) и не имеет широкой географии. Основные очаги её бытования — Татарстан, Башкортостан, Оренбургская и Челябинская области, то есть регионы исторического взаимодействия русского и тюркского населения. Это наводит на мысль, что предки современных Чембеевых с большой вероятностью были крещёными татарами, башкирами или мишарями, принявшими русскую фамильную модель. Сословно они могли быть государственными крестьянами, казаками или мещанами — фамилия не указывает на аристократическое происхождение, но и не содержит уничижительных прозвищ.

С точки зрения словообразования фамилия проста и прозрачна, но её корень уходит в тюркскую ономастику, что делает её интересным примером культурного и языкового смешения.