Фамилия Фемистоклов — редчайший случай в русском ономастиконе: она образована не от христианского святца, не от прозвища и не от названия ремесла, а от древнегреческого имени Фемистокл. Это имя носил знаменитый афинский полководец и политик V века до н. э., победитель при Саламине. В переводе с греческого Themistokles означает «славный правосудием» или «прославленный законом» (themistes — «законы, обычаи», kleos — «слава»). Как имя собственное, Фемистокл изредка давали в России в XVIII–XIX веках — в среде, увлечённой античной культурой: среди дворянства, духовенства или купечества, получившего классическое образование.

Словообразовательная модель здесь простая и прозрачная: к основе Фемистокл- прибавлен патронимический суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — Фемистоклов). Это значит, что родоначальник фамилии — человек по имени Фемистокл. Такие «античные» фамилии в России — штучный товар. Они не массовые, как Иванов или Петров, а возникали точечно, когда отец носил необычное имя, и это имя закреплялось за детьми в виде фамилии. Если сравнивать, то Фемистоклов стоит в одном ряду с фамилиями Ахиллов, Аристидов, Периклов — все они от редких греческих имён, которые давали в знак образованности или аристократических амбиций.

Географически фамилия почти не привязана: носители встречаются единично в разных регионах России, чаще в городах, где была сильна традиция классической гимназии или семинарии. В дореволюционных адрес-календарях можно найти, например, священника Фемистоклова — семинарские фамилии нередко брали от имён античных героев, чтобы выделиться среди однофамильцев. Дворянских родов с такой фамилией, скорее всего, не было: она не попала в «Бархатную книгу» или «Общий гербовник» — это фамилия интеллигенции, а не родовой знати.

Ошибок в написании почти не бывает, но встречается вариант Фемистоклев — с заменой -ов на -ев по аналогии с мягкой основой. Грамматически правильна только форма Фемистоклов, так как имя оканчивается на твёрдый согласный. В современной России фамилия остаётся крайне редкой: по открытым данным, её носят не более нескольких десятков человек. Для её обладателя это не просто фамилия, а прямой отсыл к античной истории — и, возможно, к семейной легенде о предке-семинаристе или учителе древних языков.