Фамилия Чембуткина — редкий и неочевидный случай даже для специалиста по русским фамилиям. В ней нет привычных суффиксов -ов или -ин, указывающих на принадлежность отцу (чей? — Чембуткин). Сама основа «Чембутк-» заставляет искать корни за пределами центральной России.

Скорее всего, фамилия имеет тюркское или финно-угорское происхождение, что типично для Поволжья и Урала. Основа «чембут» или «чембур» в тюркских языках означает повод, ремень, веревку, которой привязывают лошадь. В русских говорах «чембур» — это именно конский повод. Прозвище Чембут (или Чембур) могли дать конюху, пастуху или человеку, который торговал сбруей. Суффикс -к- в основе «Чембутк-» — это уменьшительная или уничижительная форма (Чембутко, Чембутка), которая закрепилась в фамилии. То есть Чембуткина — потомок человека по прозвищу Чембутка (маленький конюх или сын Чембута).

Версия с мордовскими (эрзянскими) корнями тоже правдоподобна. В мордовских языках есть слова, близкие к «чембень» (глухой, глухой звук), но это менее вероятно, так как фамилия образована по русской модели с суффиксом -ин, а не по финно-угорской. Географически фамилия Чембуткина встречается преимущественно в Пензенской области, Мордовии и Татарстане — как раз в зоне давнего смешения русского, тюркского и финно-угорского населения.

Таким образом, Чембуткина — это «вдова Чембутки» или «дочь Чембутки», где исходное прозвище указывало на занятие предка, связанное с лошадьми. Фамилия не дворянская и не крестьянская в привычном понимании — она принадлежала скорее служилым людям или государственным крестьянам, которые селились на юго-восточных рубежах России.