Фамилия Черемушникова образована от названия кустарника — черёмухи. Основа здесь — «черёмушник», то есть заросли черёмухи, место, где её много. Суффикс «-ник» в русских фамилиях типичен для обозначения жителя по месту: кто живёт у черёмушника или в черёмушнике, того и прозвали Черемушниковым. Женская форма Черемушникова — естественное окончание для фамилий на -ов, указывающее на принадлежность к роду Черемушниковых.

В отличие от более частых «ягодных» фамилий вроде Калинина или Малинина, Черемушникова встречается редко и почти не имеет вариаций с другими суффиксами. Сравните: Черемухин (от ягоды или дерева) и Черемушкин (от уменьшительного названия). Черемушников же — это именно «черёмушный житель», и такое прозвище могли дать крестьянину, чья деревня стояла у черёмуховой рощи, или охотнику, промышлявшему в таких местах.

Географически фамилия тяготеет к средней полосе России — областям, где черёмуха растёт в изобилии по берегам рек и оврагам. В старых писцовых книгах XVII века встречаются упоминания деревень с названием Черемушники, например, в нынешних Тверской и Ярославской губерниях. Оттуда, скорее всего, и пошли первые носители фамилии.

По сословной принадлежности Черемушниковы — почти всегда крестьяне или однодворцы. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её «топографическое» происхождение: фамилию дали не по землевладельцу, а по месту жительства простого человека. В советское время фамилия не получила широкого распространения, поэтому её носители — это, как правило, потомки тех самых черёмушников из нескольких конкретных сёл.