Фамилия Гембий — редкая и неочевидная для русского уха. В ней нет привычного суффикса -ов или -ин, который сразу указывает на отчество. Окончание -ий наводит на мысль о польском или украинском влиянии: в польском языке множество фамилий на -ski, -cki, но Гембий явно не отсюда. Скорее всего, перед нами фамилия, образованная от прозвища или имени напрямую, без патронимического суффикса, что характерно для юго-западных регионов бывшей Речи Посполитой — Украины, Беларуси, а также для еврейских фамилий на идише.

Основа «Гемб-» почти наверняка восходит к диалектному слову «гемба» или «гемб». В польском языке «gęba» означает «рот», «морда», «лицо» (иногда с пренебрежительным оттенком). В украинских и белорусских говорах «гемба» — то же самое: губа, рот, а также брюзга, ворчун. Прозвище Гемба могли дать человеку с большим ртом, говорившему громко и резко, или, наоборот, молчуну. Фамилия Гембий — это либо русифицированная форма исходного Гемба (по аналогии с Воробей — Воробьёв, но здесь без суффикса), либо прямой остаток старого прозвища, которое закрепилось в виде фамилии без изменений.

Вторая, менее вероятная версия: связь с литовским «gembė» — «шишка», «выступ», «сук». Это могло стать прозвищем коренастого, крепкого человека. Но географически фамилия Гембий встречается в основном в западных областях Украины (Волынь, Подолье) и в Польше, что говорит в пользу славянской, а не балтской этимологии.

В метрических книгах XIX века фамилия Гембий почти не фиксируется, что подтверждает её локальный и немногочисленный характер. Носители могли быть крестьянами или мещанами, прозвище которых перешло в фамилию без дополнительных формальностей. Сравните с однокоренными фамилиями: Гемба, Гембицкий, Гембович — все они редки и указывают на одну и ту же прозвищную основу.

Таким образом, фамилия Гембий — это, скорее всего, застывшее прозвище от слова «гемба» (рот, губа), данное человеку с яркой внешностью или характером. Корни — в польско-украинском пограничье, а сама фамилия сохранила архаичную форму без суффикса, что делает её своеобразным лингвистическим экспонатом.