Фамилия Клеменцова — женская форма фамилии Клеменцов, которая образована по модели, не самой частой для русских фамилий. Суффикс -ов здесь присоединён не к полной форме имени, а к основе Клеменц-, а та, в свою очередь, восходит к имени Клементий (латинское Clemens — «милостивый, снисходительный»). В русской народной традиции имя часто усекали и переделывали: от Клементия возникали разговорные варианты Клемен, Клема, Клеменца. Именно от формы Клеменца (или, возможно, от прозвища Клеменец) и пошла фамилия Клеменцов.

Интересно, что в этой фамилии сохранился редкий переходный элемент: суффикс -ец, характерный для кратких прозвищ или указаний на происхождение («клеменец» могло означать «человек из рода Клеменов» или «сын Клемена»). Потом к этой основе прибавили стандартный патронимический суффикс -ов, что дало двойное указание на родство — и по отцу, и по деду. Такие «сложные» фамилии встречаются в северных и центральных областях России, особенно в Вологодской, Костромской и Ярославской губерниях, где была распространена форма Клементий.

Мужчины с фамилией Клеменцов в XIX веке встречались среди крестьян и мещан, реже — среди духовенства (имя Клементий часто давали при постриге). Встречается также написание через «а» — Клемянцов, что связано с акающим произношением. Сама фамилия не относится к числу очень редких, но и не массовая: её носители рассеяны по всей России, с небольшим сгущением в Центральном и Северо-Западном регионах.