Фамилия Чемоганова — женская форма мужской фамилии Чемоганов. Она образована по стандартной модели с суффиксом -ов, указывающим на принадлежность: Чемоганов — сын Чемогана. Сама основа фамилии — прозвище или неканоническое имя Чемоган, которое стоит разобрать подробнее, так как оно редкое и неочевидное.

Наиболее вероятная версия связывает Чемогана с тюркскими языками. В них корень «чем» или «чам» может означать «сосна», «хвоя», а аффикс -ган — характерный словообразовательный элемент, часто встречающийся в именах и прозвищах (сравните: Арслан — лев, Арсланган — подобный льву). Таким образом, Чемоган могло означать «сосновый», «похожий на сосну» — возможно, прозвище высокого, стройного человека или того, кто жил в сосновом бору. В пользу тюркского происхождения говорит и сама модель: для русских фамилий сочетание «чемо-» нетипично, тогда как в тюркской ономастике подобные конструкции встречаются.

Менее убедительна, но возможна версия от диалектного русского слова «чема» или «чемга» — так в некоторых говорах называли чомгу, водоплавающую птицу (поганку). В таком случае Чемоган — прозвище человека, чем-то напоминавшего эту птицу (например, своеобразной походкой или привычкой). Однако эта гипотеза слабее: суффикс -ган нехарактерен для русских прозвищ, образованных от названий птиц (обычно использовали суффиксы -к-, -ец, -ух). Скорее всего, это народное переосмысление уже готового тюркского имени.

Фамилия Чемоганова географически редкая и, по данным открытых источников, чаще всего встречается в Поволжье (особенно в Самарской области) и в некоторых регионах Урала. Это косвенно подтверждает тюркскую версию: именно в этих краях исторически были сильны контакты русского и тюркского населения (татары, башкиры, чуваши). Предок-носитель фамилии, вероятно, был крещёным татарином, башкиром или чувашем, получившим фамилию по своему мирскому имени Чемоган. Сословно это могли быть государственные крестьяне или служилые люди (например, толмачи или конные казаки), но точных данных об этом нет.

Если рассматривать фамилию в ряду однокоренных, то стоит обратить внимание на фамилию Чемоданов. Несмотря на внешнее сходство, их основы разные: Чемоданов происходит от слова «чемодан» (тюркское заимствование), а Чемоганов — от личного имени. Смешения в документах практически не происходит, так как у Чемоганова иная ритмика и ударение (Чемога́нов против Чемода́нов).