Фамилия Кемовы — одна из тех, что завязаны на географию. Её основа — название реки, а значит, предок носителей этой фамилии получил прозвище по месту, откуда был родом или где жил. Самый вероятный источник — река Кемь на севере Карелии, которая впадает в Белое море. На её берегу стоит город с тем же именем, известный с XV века как владение новгородской посадницы Марфы Борецкой. Гидроним «Кемь» выводят из карельского «kama» — «река», так что по смыслу фамилия получилась почти тавтологичной: «речной человек».

Но есть и вторая версия. В Вологодской области течёт река Кема — приток Белого озера, относящийся к волжскому бассейну. Если предки Кемовых жили на её берегах, фамилия могла образоваться от этого названия. Различить, какой из двух вариантов верен для конкретного рода, сейчас почти невозможно: письменные источники по таким «географическим» фамилиям скудны, а процесс их закрепления шёл несколько столетий.

Словообразовательная модель простая: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?»), то есть «Кемов» — это «сын человека с Кеми» или «живущий у Кеми». Форма «Кемовы» — множественное число, обычное для обозначения всего рода в традиции русских фамилий. В отличие, скажем, от фамилий на -ин, которые чаще образовывались от имён на -а/-я, здесь основа твёрдая, поэтому и суффикс -ов, а не -ев.

Точную дату появления фамилии назвать нельзя. Ясно одно: она не древняя в смысле боярских родов, а скорее поздняя, крестьянская или мещанская, когда прозвище по месту жительства стало передаваться по наследству. Встречается она нечасто, что логично: и Кемь, и Кема — реки локальные, а не общерусские топонимы.