Фамилия Кремчев образована от прозвища или нецерковного имени Кремч. В основе, скорее всего, лежит слово «кремень» в его диалектном или фонетически изменённом виде. Кремнем называли человека твёрдого, несговорчивого, стойкого, либо того, кто умел «высекать огонь» в споре или деле. В некоторых говорах «кремч» могло означать и конкретный предмет — кремнёвое ружьё или кресало, так что прозвище мог получить и мастер по изготовлению таких орудий.

Модель образования стандартна для русских фамилий: суффикс -ев присоединён к основе на мягкий согласный (Кремч → Кремчев). Это указывает на то, что фамилия сложилась в среде, где патроним (отчество) уже закреплялся за потомками. В отличие от фамилий на -ин, которые чаще образовывались от основ на -а/-я, здесь мы видим типичную «мужскую» модель от прозвища с нулевым окончанием.

Стоит обратить внимание на редкий корень. Фамилия Кремчев не имеет массового распространения и не входит в списки сотен самых частых русских фамилий. Это говорит о локальном происхождении: предки носителя, вероятно, жили в одной местности — возможно, на севере или в центральных губерниях, где диалектные формы слова «кремень» были устойчивы. Ономастический словарь Б. Унбегауна относит такие фамилии к группе, образованной от названий предметов быта и орудий, что косвенно подтверждает версию о ремесле.

Встречается и более прозаичная версия: отчество от имени Крем, которое могло быть сокращением от Кремислав или Кремен, но это гипотетично, так как славянские имена с корнем «крем» крайне редки и не зафиксированы в древнерусских памятниках. Поэтому версия с прозвищем от кремня — основная и самая правдоподобная.

Географически фамилия Кремчев встречается в документах XVIII–XIX веков среди крестьян и мещан нескольких уездов. Дворянских родов с такой фамилией не отмечено, что тоже характерно для прозвищных фамилий, возникших в низших сословиях и закрепившихся после отмены крепостного права.