Фамилия Чембуткин — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. В ней слышится что-то тюркское или финно-угорское, и это не случайно. Основа фамилии — «чембут» — скорее всего, восходит к тюркскому слову «чембул» или «чембет», что означало «быстрый», «резвый», «проворный». В тюркских языках это слово могло характеризовать человека — ловкого, подвижного, возможно, хорошего наездника. В пользу этой версии говорит и распространённость фамилий с похожей основой (Чембулатов, Чембуров) в Поволжье и Приуралье, где исторически было сильное тюркское влияние.

Суффикс «-кин» указывает на принадлежность: Чембуткин — «чей?» — сын или потомок Чембута. Это типичная русская модель образования фамилий, но сама основа осталась иноязычной. Важно, что здесь не «-ов» или «-ев», а именно «-ин», что характерно для основ, оканчивающихся на согласный или «а». В данном случае основа «Чембут» дала «Чембуткин» по той же логике, что «Путя» — «Путятин» или «Фома» — «Фомин».

Есть и другая, менее вероятная гипотеза: связь с мордовским (эрзянским) словом «чембут» — «нарост», «шишка» (на дереве или теле). В таком случае прозвище Чембут могли дать человеку с заметной физической особенностью — родинкой, бородавкой или шишкой. Но эта версия слабее, так как в мордовских фамилиях чаще встречаются суффиксы «-ов» и «-ин», а прозвища по физическим недостаткам обычно более прямолинейны.

Географически фамилия Чембуткин тяготеет к юго-востоку европейской России: Нижегородская, Самарская, Оренбургская области, а также Татарстан и Башкортостан. Это регионы, где веками жили рядом русские, татары, башкиры, мордва и чуваши, и фамилии часто возникали на стыке языков. Чембуткин — не дворянская и не купеческая фамилия, она почти наверняка крестьянская, возникшая в среде служилых людей или государственных крестьян, которые несли службу на окраинах государства.

В написании фамилии возможны варианты: Чембуткин и Чембуткина (женский вариант). Ударение, скорее всего, падает на второй слог — ЧембУткин, хотя в разных говорах могло смещаться на первый. В дореволюционных документах фамилия могла записываться с «ять» или через «о» (Чембуткын), но это уже редкие искажения при переписях.