Фамилия Казембетов — яркий пример тюрко-персидского именослова, закрепившегося в русской среде. Её основа — составное имя Казем-Бет (или Кязим-Бек), где первая часть восходит к арабскому «Касим» (распределяющий, делящий), а вторая — к тюркскому «бек» (господин, князь). В тюркской традиции такие двусоставные имена давали в честь знатных предков или как пожелание знатного положения.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую модель образования фамилий: «чей?» — Казембетов, то есть потомок человека по имени Казембет. Фамилия почти наверняка оформилась после вхождения татарских и кавказских земель в состав Российской империи, когда мусульманские имена начали адаптировать под русскую патронимическую систему.

Географически фамилия тяготеет к регионам с сильным тюркским и кавказским влиянием: Татарстан, Башкортостан, Азербайджан, а также северокавказские республики (особенно Дагестан и Чечня). Встречается и среди казахских родов, где имя «Казембет» бытовало как аристократическое. В дореволюционных источниках носители фамилии нередко значились среди мурз и узденей (дворянства), что объясняется исходным значением компонента «бек».

Сложность анализа в том, что имя Казембет могло быть как личным именем, так и прозвищем, данным за характер или внешность. В любом случае, фамилия не крестьянская и не поздняя: её носители принадлежали к слоям, где сохраняли родовые имена в течение поколений. Встречаются варианты написания Кязимбетов, Казембеков — они отражают диалектные особенности произношения.