Фамилию Чемберев стоит разбирать с суффикса: -ев указывает, что её основой стало прозвище или имя, оканчивающееся на мягкий согласный. В данном случае это Чемберь, Чембер или Чембер. Модель образования типична для русских фамилий XVI–XVII веков: к основе добавили притяжательный суффикс, означавший «сын такого-то» или «человек из семьи такого-то».

Корень «чембер» — тёмный и редкий. Самая прямая версия связывает его с тюркским словом «чамбара» — кольцо, обруч, или «чембер» — вид украшения, пояса. В диалектах Поволжья и Приуралья, где тюркское влияние сильно, такое прозвище мог получить мастер, делавший обручи для бочек или металлические кольца, либо человек, носивший заметный пояс. Вторая версия, менее вероятная, выводит фамилию из искажённого «чембар» — так в некоторых русских говорах называли чересчур медлительного или неуклюжего человека.

Географически фамилия привязана к югу России и Центральному Черноземью. В документах XIX века Чемберевы встречаются в Воронежской, Тамбовской и Саратовской губерниях — в зоне активных контактов с тюркскими народами. Это косвенно подтверждает первую версию происхождения: предки носителей фамилии могли быть ремесленниками или служилыми людьми, перенявшими тюркское слово в быту.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Чембаров, Чембаев — показывает, что ударение в Чембереве плавает: в документах фиксируют и Чемберёв, и Чемберев. Вариант с ударением на последнем слоге, Чемберёв, может указывать на более позднюю адаптацию через украинское или белорусское произношение, но для основной массы носителей закрепился второй слог под ударением.

Сословно Чемберевы в основном числились крестьянами и однодворцами. В списках однодворцев Тамбовской губернии за 1780-е годы фамилия уже фигурирует — значит, к тому моменту она существовала как минимум два-три поколения. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что тоже говорит в пользу ремесленного или крестьянского корня.