Фамилия Чембелеева — женская форма фамилии Чембелеев, и её происхождение неочевидно даже для специалиста по тюркским ономастиконам. В отличие от большинства русских фамилий на -ев, которые образованы от крестильных имён или прозвищ, здесь основа явно не славянская, а тюркская или кавказская. Скорее всего, корень восходит к тюркскому слову «чембер» или «чембар» — так в ряде тюркских языков называют длинную верхнюю одежду, халат или кафтан. Суффикс -еев указывает на принадлежность (чей? — Чембелеев), то есть фамилия могла означать «сын Чембелея» или «потомок того, кто носил чембер».

Вероятная основа — мужское личное имя Чембелей. В тюркской антропонимике такие имена часто давали по названию одежды: считалось, что имя-оберег отводит злых духов. Мальчика могли назвать Чембелеем, чтобы он был «одетым», то есть защищённым и сытым. Вторая, менее распространённая версия — связь с кавказским топонимом Чембер (селение в Дагестане) или с фамилией Чемберлен, но для русского уха это звучит натянуто: адаптация английской фамилии маловероятна для крестьянской среды.

Географически фамилия Чембелеева редкая. По данным открытых источников, основная масса носителей сосредоточена в Поволжье (Татарстан, Башкортостан) и на Северном Кавказе. Это подтверждает тюркский след: в татарской и башкирской среде фамилии на -еев (от тюркских имён на -ей) типичны. Например, параллельные фамилии — Чемберов, Чембаров — встречаются у татар и чувашей, но именно форма Чембелеев/Чембелеева сохранила редкий суффикс -ей, который в русской передаче дал -еев, а не более привычное -ов.

Словообразовательная модель проста: основа Чембел- (от имени Чембелей) + суффикс -ев (вариант -ев после мягкого согласного). Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Чембеле́ева. В дореволюционных метриках фамилия могла писаться через «а» — Чембеляев, что тоже встречается, но реже. Сословно предки Чембелеевых, вероятно, относились к государственным крестьянам или тептярям (сословие в Башкирии), а не к дворянству — слишком редкая и «простая» основа.

Если коротко: фамилия Чембелеева — тюркская по корню, образована от имени-прозвища Чембелей («одетый в халат»), бытует в Поволжье и на Кавказе. Точных данных об известных носителях нет, но этимология указывает на ремесленную или крестьянскую среду, где имя давали по предмету одежды как оберег.