Фамилия Галемская — женская форма фамилии Галемский, и её разбор стоит начать с суффикса. Окончание -ская (мужской вариант -ский) указывает на то, что фамилия образована по польской или западнорусской модели. Такие фамилии в XVII–XIX веках были распространены среди шляхты, духовенства и мещан на территории современных Беларуси, Украины и западных областей России. Суффикс -ский в славянской ономастике часто прикреплялся к географическим названиям: так возникали фамилии, указывающие на место, откуда человек родом или где владел землёй.

Основа фамилии — Галем- — скорее всего, происходит от названия населённого пункта. Наиболее вероятный кандидат — село или местечко с корнем «Галем-» или «Голем-». В польском и белорусском языках есть слово «goły» (голый, бедный) и его производные, но для фамилии Галемский более правдоподобна связь с названием Голем (Golem) — так могли называть хутор или урочище. Встречается также версия, что в основе лежит прозвище Галем (Голем) от тюркского или еврейского слова со значением «незавершённый, бесформенный» (вспомните голема из каббалистических легенд), но для славянской фамилии это скорее экзотика, чем реальная этимология.

Регионально фамилия Галемский (и Галемская) встречается в основном среди выходцев из западных губерний Российской империи — Гродненской, Виленской, Минской. Если у предков было шляхетское происхождение, фамилия могла закрепиться после раздела Речи Посполитой, когда дворяне проходили процедуру подтверждения статуса и записывались с топонимической фамилией по названию имения. Если же носители были из крестьян или мещан, фамилию могли дать по месту жительства или приписки.

В написании встречаются варианты: Галемская, Големская, Галемска (упрощённая форма). Ударение, судя по правилам польских фамилий, падает на второй слог: Гале́мская. Таким образом, фамилия Галемская — это типичная «географическая» фамилия, указывающая на родовое гнездо в одном из западных регионов бывшей Речи Посполитой.