Фамилия Кемшов — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. Наиболее вероятная версия связывает её с диалектным словом «кемша» или «кемш». В северных и сибирских говорах так называли плохую, мелкую рыбу, а также отходы после рыбного промысла. В этом случае прозвище Кемш могли дать рыбаку, который довольствовался мелким уловом, или человеку, которого сравнивали с такой «мелочью» по характеру или положению. Модель образования проста: к основе на шипящий прибавили суффикс -ов, что типично для русских фамилий, означающих «сын Кемша» или «из рода Кемша».

Есть и другая гипотеза, менее распространённая: основа могла восходить к тюркскому корню «кем» (лодка, ладья). Тогда Кемш — это, возможно, лодочник или перевозчик. Однако для фамилии с русским суффиксом -ов эта версия менее убедительна, так как в тюркских языках прозвища редко оформлялись таким образом без дополнительного посредничества.

Географически фамилия Кемшов тяготеет к Поволжью и Уралу, что косвенно подтверждает «рыбную» версию — именно здесь были развиты промыслы на мелкую частиковую рыбу (ёрш, окунь, сорога). В дореволюционных записях фамилия встречается в основном среди крестьян и мещан, что говорит о её простонародном, прозвищном происхождении.

Примечательно, что фамилия сохранила редкую основу, не перешедшую в массовые фамилии вроде Ершов или Окунев. Кемшов — не от имени, а от живого прозвища, которое в современном русском языке почти утрачено, но продолжает жить в фамилии.