Фамилия Чемеленко — характерный пример украинской модели фамилии на -енко, которая в XVII–XVIII веках закрепилась в Поднепровье и Слобожанщине. Суффикс -енко изначально означал «сын» или «потомок», то есть Чемеленко — буквально «сын Чемеля». Основа здесь — прозвище или нецерковное имя Чемель.

Корень слова тёмный и редкий. Самая вероятная версия связывает Чемеля с диалектным глаголом «чемелить» — в украинских и южнорусских говорах так говорили о медленной, вялой работе, а также о жевании без аппетита или бормотании. Прозвище Чемель могли дать нерасторопному, неспешному человеку либо тому, кто говорил невнятно. Встречается и значение «мямля, рохля» — в курских и харьковских говорах это слово фиксируется как обидное прозвище.

Менее убедительна гипотеза о связи с тюркским «чемелен» — так в некоторых тюркских языках называют вид полыни или мелкий кустарник. Она слаба потому, что фамилия распространена исключительно в украинской среде, а не в зонах активного тюркского влияния, и суффикс -енко указывает на славянскую, а не заимствованную модель.

Географически фамилия Чемеленко привязана к центральной и восточной Украине: чаще всего она встречается в Черкасской, Полтавской и Сумской областях, а также среди потомков переселенцев на Кубани. В России носители сосредоточены в Краснодарском крае и Ростовской области — следствие миграций конца XIX — начала XX века.

Сословно Чемеленки, как и большинство носителей фамилий на -енко, относились к казачеству или крестьянству. В реестрах Войска Запорожского фамилия не фиксируется, но в метрических книгах XVIII–XIX веков по Полтавщине она встречается у казачьих и мещанских родов. Дворянских ветвей с такой фамилией не известно.

Если сравнивать с однокоренными, то украинская фамилия Чемель встречается чаще и шире, а Чемеленко — её патронимическая производная. В русском контексте аналогом могла бы стать фамилия Чемелев, но она образована по другой модели — с суффиксом -ев.

Коротко: предки носителя фамилии Чемеленко — вероятно, запорожские казаки или крестьяне Левобережной Украины, а прозвище родоначальника намекало на его медлительность или невнятную речь.