Фамилия Кремёнов — редкий случай, когда в основе лежит не географическое название или профессия, а предмет домашнего обихода. Гласная ё в корне здесь ключевая: она указывает, что исходное слово — «кремёнь», а не «кремль». Человек, получивший прозвище Кремень, мог быть либо твёрдым, несговорчивым по характеру (сравните: «кремень-человек»), либо иметь отношение к изготовлению или продаже кремней — каменных пластинок для высекания огня из огнива. В дореволюционной России кремни были ходовым товаром у кузнецов, охотников и крестьян, так что прозвище легко закреплялось за ремесленником.

Суффикс -ов в фамилии Кремёнов — стандартный патронимический (отвечающий на вопрос «чей?»), то есть изначально это было отчество: сын Кремня. Модель образования типична для центральной России и Поволжья, где фамилии на -ов доминировали среди крестьян и мещан. В отличие от фамилий вроде Кремлёв, которые почти всегда отсылают к Московскому Кремлю (и встречаются у выходцев из столицы), Кремёнов — «низовая», бытовая фамилия, корнями уходящая в ремесленную или крестьянскую среду.

В ономастике есть параллели: фамилии Кремнёв и Кремнев (с разным ударением) фиксируются в словарях как однокоренные. Однако форма с ё — Кремёнов — встречается реже и чаще всего в документах XIX — начала XX века из южнорусских и среднерусских губерний. Словарь Б. Унбегауна указывает, что прозвища от названий инструментов и материалов (Кремень, Шило, Нож) были распространены в среде ремесленников и солдат, где ценились практические навыки.

Спорных версий у этой фамилии почти нет: связь с «кремлём» маловероятна из-за фонетики (ё вместо ё в «кремль» не переходит), а попытки вывести её из тюркских языков не находят подтверждения. Таким образом, Кремёнов — «ремесленная» фамилия, которая рассказывает о предке, умевшем обращаться с огнивом, или о человеке с несгибаемым характером.