Фамилия Чеменко звучит как типичная украинская, и это первое, что бросается в глаза: суффикс -енко указывает на происхождение с территории современной Украины. В XVI–XVII веках этот суффикс был одним из самых распространённых способов образовать фамилию, означая «сын» или «потомок» того, кто назван в корне. То есть Чеменко — это буквально «сын Чемена» или «потомок Чемена».

Корень «чемен» — более редкий и спорный, чем привычные «Иван» или «Петр». Скорее всего, он восходит к тюркскому слову «чемен», что значит «луг», «пастбище» или «трава». В украинских степях, где контакт с тюркскими народами (ногайцами, татарами, турками) был обычным делом, такое прозвище могли дать человеку, жившему у заливного луга, пастуху или просто тому, кто был связан с сенокосом. Есть и другая версия: в некоторых говорах «чемен» — это диалектное название растения (например, тмина или чабреца), но она менее убедительна и не подкреплена массовыми данными.

Модель образования фамилии — чисто украинская, патронимическая. Если бы фамилия была русской, мы бы увидели суффикс -ов (Чеменов) или -ин (Чеменин). Но суффикс -енко твёрдо указывает на украинскую среду, чаще всего — на казацкую или крестьянскую. В реестрах запорожских казаков XVII века встречаются прозвища, образованные от тюркских заимствований, и Чеменко могло быть одним из них. Географически фамилия распространена в центральных и восточных областях Украины, а также в смежных регионах России, куда переселялись украинцы.

В написании фамилии возможны варианты: Чеменко, Чименко (через «и» в корне) или Чеменько, но основной и самый частый — Чеменко. Сословной привязки у фамилии нет: её могли носить и казаки, и крестьяне, и мещане. Известных носителей с громкой исторической славой нет, что типично для фамилий, образованных от прозвищ, а не от имён святых или знатных родов.