Фамилия Кемешева — женская форма, мужская — Кемешев. Её основа, скорее всего, тюркская, и разбор стоит начать с корня «кемеш». В тюркских языках (татарском, башкирском, казахском) слово «кемеш» или «көмеш» означает «серебро». Прозвище Кемеш могли дать человеку с серебристыми волосами, с особым, «серебристым» голосом или, что вероятнее, мастеру, работавшему с серебром — ювелиру или чеканщику. В ономастике фамилии от названий металлов и ремёсел по их обработке встречаются часто, и эта версия выглядит самой прямой.

Менее вероятная, но допустимая версия связывает фамилию с топонимом Кемеш — так называется несколько небольших рек и селений в Башкортостане и Татарстане. В этом случае фамилия указывает на выходца из определённой местности: «Кемешев» — «тот, кто из Кемеша». Однако для фамилий на -ев, образованных от географических названий, обычно характерен суффикс -ский, поэтому версия с прозвищем или ремеслом надёжнее.

Суффикс -ев в фамилии Кемешев — стандартный русский патронимический формант, который присоединяли к тюркским основам при русификации. Это не говорит о том, что предок был русским, а лишь о том, что фамилию оформили по русской модели в документах, когда татары, башкиры или другие народы Поволжья и Урала переходили на оседлый образ жизни и получали фамилии. Фамилия Кемешева — яркий пример того, как тюркское слово «серебро» стало родовым именем, закрепив за предком либо его ремесло, либо внешнюю примету.

Встречается фамилия преимущественно в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях. Это указывает на регион формирования — Южный Урал и Приуралье, где веками жили тюркские народы, а в XIX веке активно шёл процесс массовой фиксации фамилий. Учитывая, что фамилия не относится к частым, её носители, вероятно, происходят из одного или нескольких локальных родов, а не из рассеянной по стране массы.