Фамилия Гемель — одна из тех, что хранит в себе сразу несколько возможных путей происхождения, и разобраться в них помогает и история языка, и география. В основе лежит германское слово hemmel, которое сегодня известно в форме Himmel и означает «небо» или «рай». Прозвище Гемель в немецкоязычной среде могло закрепиться за человеком по двум разным причинам. Первая — социальная: так могли назвать того, кто занимал высокое положение в обществе, словно «вознесённый» над остальными. Вторая — нравственная: небеса и рай в народном сознании прочно связывались с чистотой, добротой и искренностью, поэтому прозвище могло указывать на душевные качества человека, его отзывчивость и благодетельность.

Однако этимология фамилии не исчерпывается германским корнем. Существует и другая, не менее вероятная версия — еврейская. В этом случае фамилия Гемель могла образоваться напрямую от личного имени, которое давали ребёнку по религиозным соображениям, с той же ассоциацией с небесами и высшей духовностью. Такие имена-пожелания были распространены в еврейской традиции, и фамилия могла закрепиться за потомками человека, носившего это имя.

Словообразовательная модель проста: в основе лежит корень Гемель-, а сама фамилия не имеет типичных русских суффиксов (-ов, -ин, -ский), что сразу указывает на её иноязычное, скорее всего немецкое или еврейское, происхождение. На территориях бывшей Российской империи такие фамилии без суффиксов часто встречались у немецких колонистов и еврейского населения, особенно в западных губерниях. Таким образом, предки носителей фамилии Гемель могли быть либо выходцами из немецких земель, получившими прозвище за высоту положения или душевную чистоту, либо еврейскими семьями, где имя, данное при рождении, со временем стало родовым.