Фамилия Кремленкова — женская форма от Кремленков, и её разбор логично начать с мужского варианта. В основе лежит слово «кремль» — не только московская крепость, но и в древнерусском языке «кремль» (или «кремник») означал крепость внутри города, цитадель, а также часть города, обнесённую стеной. Фамилия образована с помощью суффикса -енк-, характерного для восточноукраинских и южнорусских земель (сравните: Коваленко, Бондаренко). Суффикс -ов добавился уже при русификации фамилии, что нередко происходило при переезде носителей в великорусские губернии или при записи в официальные документы.

Прозвище Кремлёнок или Кремленок могли дать человеку по месту жительства — у кремля, внутри крепости, либо по службе: кремлёвский сторож, стрелец, работник кремлёвских мастерских. В новгородских и псковских землях «кремль» иногда называли «детинцем», но в центральной России слово было распространено шире. Второй, менее вероятный вариант: прозвище могло быть связано с кремнём — камнем для высекания огня. В говорах встречается форма «кремень», но «кремль» и «кремень» — слова одного корня (от «крем» — твёрдый, крепкий), так что фонетическое смешение исключать нельзя. Однако прямая связь с крепостью для фамилии Кремленков выглядит убедительнее: она указывает на конкретную географическую привязку, а не на качество характера.

Встречается фамилия преимущественно в центральных областях России — Московской, Владимирской, Тверской, а также в Поволжье, куда переселенцы уходили в XVII–XVIII веках. Встречаемость невысокая: по данным современных телефонных справочников, носителей Кремленковых насчитывается не более нескольких сотен, и большинство сосредоточено в городах, где сохранились древние кремли — Коломна, Зарайск, Нижний Новгород. Это косвенно подтверждает «географическую» версию происхождения.

В дореволюционных метрических книгах фамилия фиксировалась в двух написаниях: Кремленков и Кремлянков (с «я» после «л»). Второй вариант — результат акающего произношения или диалектного смягчения согласного. Сейчас нормативным считается написание через «е», но в архивных записях можно найти оба варианта, что иногда затрудняет поиск предков.