Фамилия Клеймакова образована от мужского прозвища Клеймак. В её основе лежит слово «клеймо» — знак, метка, которую ставили мастера на свои изделия, а также тавро на скоте. Прозвище Клеймак мог получить человек, который ставил клейма: кузнец, ювелир, оружейник или скотник. Другая, менее вероятная версия связывает прозвище с диалектным «клеймать» — бить, колотить, но эта гипотеза слабая, так как прозвища от таких глаголов редки и обычно имеют другую словообразовательную модель.

Суффикс -ак в прозвище Клеймак характерен для северных и сибирских говоров, где он часто указывал на род занятий или характерную черту. Фамилии на -ов/-ев, как Клеймаков, типичны для центральной России и Поволжья, но сама основа с суффиксом -ак выдаёт более северное или восточное происхождение. Сравните с однокоренными фамилиями: Клеймов (от прозвища Клейм) и Клейменов (от клейменый, то есть меченый). Клеймаков стоит в этом ряду особняком — она указывает не на предмет или свойство, а на деятеля.

Поскольку фамилия встречается нечасто, можно предположить, что её носители происходят из одной локальной группы, возможно, из среды ремесленников или крестьян, работавших с металлом или скотом. Сословная принадлежность предков, скорее всего, была крестьянской или мещанской, так как дворянские роды редко образовывали фамилии от столь конкретных ремесленных прозвищ.