Фамилия Куземенский — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает любую другую версию. Её основа — корень Кузем- — указывает на название населённого пункта. В польской и западнорусской ономастике фамилии на -ский традиционно образовывались от названий мест, владений или усадеб: Куземенский — это «тот, кто из Куземена» или «из Куземенска». Таких топонимов в исторических документах встречается несколько: село Куземен в бывшей Подольской губернии, деревни Куземино в Новгородской и Псковской областях, а также хутор Куземенский на Кубани. Носитель фамилии, скорее всего, происходил из одного из этих мест, а его предок получил прозвание по месту жительства, которое затем закрепилось как фамилия.

Суффикс -енский в этой модели — вариант более частого -инский, возникающий при склонении топонимов на -ен (Куземен → Куземенский). Это типичная польско-шляхетская и западнорусская модель фамилий, которая в XVI–XVII веках распространилась на все сословия, но изначально была характерна для землевладельцев, взявших фамилию по названию своего имения. Впрочем, для крестьян, переселившихся в другую волость, прозвище «Куземенский» могло означать просто «пришлый из Куземена» — без всякого намёка на дворянство.

Менее вероятная, но допустимая версия — прозвищное происхождение от имени Кузьма (в народных формах Кузем, Кузема) с тем же суффиксом -енский, то есть «относящийся к Кузьме». Однако для таких случаев типичнее суффиксы -ов/-ин (Кузьмин, Куземин), а -ский здесь выглядит натяжкой. Поэтому топонимическое объяснение остаётся основным.

Фамилия редкая: в современных российских базах данных встречается единично, преимущественно на юге России и в Краснодарском крае, что косвенно подтверждает связь с кубанским хутором Куземенский. В польских источниках фамилия Куземенский (Kuziemieński) фиксируется с XVIII века и связана с Подольем. Социальный состав носителей в Российской империи — в основном крестьяне и мещане, дворянских родов с этой фамилией не зафиксировано.