Фамилия Кемова образована от названия реки или города. Самый вероятный источник — река Кемь на севере Карелии, которая впадает в Белое море. Гидроним восходит к карельскому «kama», что значит «река». На берегу этой реки стоит одноимённый город — в XV веке он был волостью новгородской посадницы Марфы Борецкой. Скорее всего, основатель рода Кемовых жил неподалёку от этих мест.

Однако возможна и другая версия. В Вологодской области протекает река Кема — она впадает в Белое озеро и принадлежит бассейну Волги. Название этого притока тоже могло лечь в основу фамилии. Оба варианта связывают Кемовых с северными территориями Русского государства.

Фамилия образована по стандартной модели: к основе «Кем» добавили суффикс -ов, а затем — окончание, указывающее на женский род. В мужском варианте — Кемов. Такая модель типична для русских фамилий, возникших от географических названий. В ономастике подобные случаи называют «топонимическими» фамилиями: они прямо указывают на место, где жил предок.

Сравните с однокоренными фамилиями: Кемский, Кемин — они тоже отсылают к тем же рекам, но образованы по другим словообразовательным моделям. Кемова — одна из самых прозрачных по происхождению: за ней стоит не прозвище или имя, а конкретная точка на карте.