Фамилия Кадемцев — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В основе, скорее всего, лежит нестандартное прозвище или искажённое имя, а суффикс -ев указывает на типичную модель русской патронимической фамилии: «чей?» — Кадемцев, то есть сын или потомок человека по прозвищу Кадемец.

Сам корень «каде-» можно попытаться возвести к двум версиям. Первая — от диалектного слова «кадь» (кадка, большая деревянная ёмкость). В старину кадь была мерой сыпучих тел, и прозвище Кадемец мог получить бондарь, изготовлявший кади, или человек, ведавший мерами зерна. Вторая версия — от тюркского имени Кадым (Кадый) или Кадир, что встречалось у татар и башкир, но фамилия с таким корнем могла возникнуть и у русских, если предок носил прозвище, данное по внешности или характеру, например, «кадык» (выдающийся кадык на шее). Однако в этом случае ожидалась бы форма Кадыков или Кадычев.

Суффикс -ец в основе (Кадем-ец) характерен для прозвищ, обозначающих человека по месту или занятию: Кадемец — тот, кто имеет отношение к кади или кадке. В русских говорах встречается слово «кадемный» (относящийся к кадке), что делает версию с бондарным делом наиболее правдоподобной. Географически фамилия могла закрепиться в центральных или поволжских областях, где было развито деревянное ремесло, но точных данных о распространении Кадемцевых нет.

В написании фамилии есть особенность: вторая буква «е» (Кадемцев, а не Кадымцев) говорит о смягчении корня, что типично для говоров, где «а» после мягкого согласного переходит в «е». Таким образом, предок носителя фамилии мог быть мастером, делавшим кадки, или человеком, получившим насмешливое прозвище за плотное телосложение, напоминавшее кадь.