Фамилия Климетьева (мужской вариант — Климетьев) образована от имени Климентий, которое пришло на Русь из греческого языка и означает «милостивый» или «виноградная лоза». В отличие от более частотных Климов и Клементьевых, форма Климетьев отражает народное произношение имени с ударением на втором слоге — Климе́нтий, где в быстрой речи «н» выпало, а «е» перешло в «ь». Такое фонетическое стяжение — не ошибка, а живой процесс: в документах XVI–XVII веков нередко писали «Климентей» и «Климетьев» как равноправные варианты.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Климетьев — буквально «сын Климентия». Это типичная патронимическая модель, которая закрепилась в русских фамилиях к концу XVII века. В отличие от фамилий на -ин (от основ на -а/-я), Климетьев относится к группе, где основа оканчивается на мягкий согласный, поэтому суффикс именно -ев, а не -ов.

Географически фамилия Климетьев встречается рассеянно, без ярко выраженного гнезда, но чаще — в северных и центральных губерниях: Вологодской, Архангельской, Костромской, а также в Сибири, куда переселенцы принесли её в XVIII–XIX веках. В переписных книгах XVII века упоминаются крестьяне и посадские люди Климентьевы — например, в Устюжском уезде. Сословно фамилия не была дворянской: носители её — в основном крестьяне и мещане, реже — духовенство (в среде священников имя Климент было распространено, но фамилию чаще брали по церкви, а не по отцу).

Если сравнивать с однокоренными, Климетьев стоит ближе к Клементьеву, чем к Климову: последний образован от краткой формы Клим, а Климетьев — от полной, но в народном произношении. Встречаются также варианты Клименков, Климентьев, Клементьев — все они восходят к тому же источнику, но различаются суффиксальным оформлением и диалектной огласовкой. Таким образом, фамилия Климетьева несёт в себе следы живой речи и истории русского Севера, где имя Климентий звучало именно так — с мягким «ть» и пропущенным «н».