Фамилия Клейменова — женская форма русской фамилии Клейменов. В её основе лежит прозвище Клеймёный, которое напрямую связано со словом «клеймо». В старину клеймо означало оттиск, знак или отметку, которые ставили на изделиях, чтобы обозначить принадлежность, год изготовления или соответствие пробе. Прозвище Клеймёный могло возникнуть по-разному. Первая версия — внешняя примета: так могли назвать человека с заметной родинкой, шрамом или другой особой отметиной на теле, которая как бы «клеймила» его. Вторая версия связана с переносным значением слова: клеймом называли позорящий знак, и Клеймёным могли прозвать того, кто совершил неблаговидный поступок, навлёк на себя общественное порицание.

Словообразовательная модель здесь простая: к основе прозвища Клеймён- добавился патронимический суффикс -ов, образующий фамилию по отцу. Ударение в фамилии чаще всего падает на второй слог: Клеймёнов, хотя в разговорной речи встречается и вариант Кле́йменов. Фамилия нередко писалась через «ё», что отражает происхождение от причастия «клеймёный» (то есть помеченный клеймом). В современном написании буква «ё» часто заменяется на «е», но исторически верная форма — через «ё».

Фамилия Клейменов (и Клейменова) встречается в разных регионах России, но заметно чаще — в южных и центральных областях, а также на Урале. Это объясняется тем, что прозвища, связанные с ремёслами и метками, были распространены в среде мастеровых и крестьян. В отличие от фамилий, образованных от канонических имён, Клейменов — пример «прозвищной» фамилии, где основой стало не имя, а характерная черта человека или его поступок.