Фамилия Клеменева — женская форма, в основе которой лежит мужская фамилия Клеменев. Её ядро — имя или прозвище Клемен, вариант канонического имени Клемент (от латинского clemens — «милостивый, снисходительный»). В русской традиции имя Клемент давали при крещении, но в быту оно часто сокращалось до Клемен, Клема, Клемка. От этих обиходных форм и пошли фамилии: Клементьев, Клеменов, Клеменев и, реже, Клеменев — с суффиксом -ев, указывающим на принадлежность: «сын Клемена».

Если разбирать словообразовательную модель, то Клеменева — это притяжательное прилагательное в роли фамилии. Суффикс -ев присоединяется к основе на мягкий согласный (в данном случае к «н» в имени Клемен). Такой тип фамилий — один из самых массовых в России, но для фамилии Клеменев он не слишком распространён: гораздо чаще встречается вариант Клементьев, где сохранён полный церковный вариант имени. Это говорит о том, что предок носителя фамилии Клеменев в быту звался именно Клеменом, а не Клементием или Клементом.

Интересно, что фамилия могла возникнуть и в среде старообрядцев. У староверов часто встречались сокращённые формы канонических имён (Клим, Клемен, Клемка), так как полное имя считалось «мирским» или «никонианским». В документах XVIII–XIX веков по северным губерниям (Архангельская, Вологодская) и по Поволжью фамилия Клеменев фиксируется у крестьян и мещан. Географически она не привязана к одному региону, но чаще встречается в областях, где было сильно старообрядческое влияние.

Есть и вторая, менее вероятная версия: основа Клемен- может восходить к прозвищу от слова «клемать» (диалектное — «клевать», «цепляться», «придираться»). В некоторых говорах «клема» — это придирчивый человек. Но эта гипотеза слабее, так как фамилия легко объясняется из имени, а прозвищная версия требует дополнительных допущений.

Таким образом, Клеменева — фамилия, указывающая на предка по имени Клемен, что роднит её с более частыми Клементьевыми и Клеменовыми. Встречается она не повсеместно, но её носители могут с большой вероятностью вести род из северных или поволжских областей России.