Фамилия Черемнякова образована от прозвища или нецерковного имени Черемняк. Эта основа восходит к слову «черемша» — так в Сибири и на Урале называют дикий лук, чьи съедобные листья собирают весной. В русских говорах известно и слово «черемный» — темно-красный, багровый (от общеславянского *čermъ). Поэтому у фамилии два возможных корня: либо предок промышлял сбором черемши или жил в местах, где она росла в изобилии, либо его прозвали по цвету лица или волос — «чермный», то есть румяный, красноватый.

Суффикс -няк в основе Черемняк характерен для прозвищ, указывающих на характерный признак или занятие: ср. Березняк, Сосняк, Грибняк. Модель образования фамилии — притяжательное прилагательное с суффиксом -ов: Черемняков — сын Черемняка. Женская форма Черемнякова — это либо жена, либо дочь Черемнякова.

Фамилия редкая. Встречается в основном в северных и сибирских регионах — в Архангельской, Вологодской областях, на Урале и в Западной Сибири. Это совпадает с ареалом слова «черемша»: в средней полосе России дикий лук называют иначе — «медвежий лук», «калба». Так что география фамилии служит дополнительным аргументом в пользу «растительной» версии происхождения.

В дореволюционных переписях Черемняковы числились преимущественно среди государственных крестьян и мещан. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Ударение в фамилии, скорее всего, падает на второй слог — Черемня́кова, хотя в говорах возможно смещение на третий.