Фамилия Череменина — женская форма фамилии Череменин, и её происхождение стоит разбирать через мужской вариант. Основу фамилии составляет прозвище или нецерковное имя Череменя. В русских говорах слово «черемень» имело несколько значений: так могли называть ленивого, медлительного человека (от «черема» — лень, вялость) или, напротив, крепкого, коренастого, похожего на «черемуху» — кустарник с твёрдой древесиной. Есть и более конкретная версия: в некоторых областях «черемень» означало «черепок», «обломок глиняной посуды» — такое прозвище мог получить гончар или человек, занимавшийся битьём глины.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Череменин — «сын Черемени». Это типичная модель для русских фамилий, образованных от прозвищ на -а/-я. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще встречаются в центральных и южных регионах, фамилии на -ин более характерны для севера и северо-востока Руси, в частности для Архангельской, Вологодской, Вятской губерний. Череменины могли быть выходцами именно оттуда.

Спорных версий у фамилии немного. Иногда её связывают с тюркским «черемис» — старым названием марийцев, но это маловероятно: в русских фамилиях на -ин редко встречаются этнонимы в такой форме, и звуковой переход «черемис» → «Череменя» неочевиден. Правдоподобнее бытовая основа — прозвище по характеру или занятию.

Встречается фамилия и в форме Череменин (мужской род), и как Череменина. В архивных записях XIX века можно найти крестьян и мещан с этой фамилией в Пермской, Вятской и Костромской губерниях. Сословно — преимущественно крестьянская среда, реже — купечество, но массового дворянского рода не зафиксировано.

Таким образом, Череменина — фамилия, в основе которой лежит живое прозвище, скорее всего, данное за медлительность или, наоборот, за крепость сложения. Она несёт отпечаток северорусской модели фамилеобразования и указывает на конкретного предка по имени или прозвищу Череменя.