Фамилия Калеменева — женская форма, мужская — Калеменев. Это редкая русская фамилия, и её происхождение неочевидно. Главная трудность — в основе «Калемен-», которая не встречается в распространённых именах или прозвищах. Самый вероятный путь — от диалектного или профессионального слова.

Скорее всего, в основе лежит слово «калемень» или «калемя». В русских говорах, особенно на Урале и в Сибири, так называли каменную соль, а также крупный камень, глыбу. Прозвище Калемень могли дать человеку крепкого, «каменного» телосложения, либо тому, кто добывал или торговал каменной солью. Тогда фамилия Калеменев — «сын Калеменя», как Иванов — «сын Ивана». Суффикс «-ев» указывает на принадлежность.

Версия с тюркскими корнями менее вероятна, но не исключена. Слово «калем» (калам) в тюркских языках означает «перо» или «тростник», а «калемдарь» — резчик по дереву. Однако в этом случае фамилия звучала бы скорее как Калемов или Каламдаров. Форма «Калеменев» с суффиксом «-енев» — чисто русская словообразовательная модель, что говорит о происхождении именно в русской языковой среде.

Географически фамилия тяготеет к южным и восточным регионам России. Встречается в документах по Воронежской, Саратовской областям, а также в Зауралье. Это косвенно подтверждает связь с соледобычей или каменистой местностью — в этих краях были и соляные озера, и каменные разработки.

Ещё одна, более редкая версия — отчество от прозвища Калеменя, которое, в свою очередь, могло быть искажением церковного имени Каллиник (греч. «прекрасная победа») в народном произношении. Такое упрощение встречалось в крестьянской среде. Но эта гипотеза слабее: от Каллиника обычно образовывались Калеников, Калинкин, а не Калеменев.

Таким образом, с наибольшей вероятностью родоначальник Калеменевых получил прозвище по внешности или роду занятий, связанному с камнем или солью. Фамилия редкая, её носители — потомки, скорее всего, крестьян или мастеровых из южнорусских или уральских губерний.