Фамилия Клеменцев — один из тех случаев, когда церковное имя, пройдя через народную речь и канцелярскую запись, обросло характерным русским суффиксом. В основе лежит каноническое имя Клемент (латинское Clemens — «милостивый», «снисходительный»). В православных святцах оно известно в форме Климент, но через польское или южнорусское влияние закрепился вариант с «е» в корне — Клемент.

Суффикс -ев (а не -ов) указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный. В данном случае это «т» в имени Клементий или его краткой форме Клемен. Модель типична: от полного имени образовывали отчество, которое затем застыло в фамилии. Клеменцев буквально означает «сын Клемента» или «из рода Клемента».

Интересно, что фамилия не так распространена, как её «двойник» Климентьев, где корень твёрже и суффикс -ев закономерен. Вариант Клеменцев мог возникнуть в регионах, где имя произносили с ударением на первый слог — Клéмент, или где писарь, услышав «Клементьев», упростил запись, отбросив «ть». Встречается она преимущественно в центральных и южных областях России, а также в среде бывших однодворцев, где любили «окающие» формы.

Сословно фамилия не элитарна: её носили крестьяне, мещане, реже — духовенство. В семинарской среде предпочитали облагороженный вариант Клементовский, а Клеменцев остался в простонародной среде. Если искать предков, стоит обратить внимание на переписные книги XVII–XVIII веков по Воронежской, Курской и Тамбовской губерниям — там фамилия фиксируется раньше всего.