Фамилия Куземина — женская форма фамилии Куземин, а та образована от имени или прозвища Кузема. В основе лежит уменьшительно-ласкательный вариант одного из двух крестильных имён: Кузьма (греч. «космос, порядок, мир») или Косма (греч. «украшение»). В народной речи эти имена часто смешивались, и форма Кузема — типичное просторечное сокращение с суффиксом -ем-.

Словообразовательная модель здесь простая и распространённая: основа Кузем- плюс патронимический суффикс -ин, указывающий на принадлежность («чей?» — Кузёмин, то есть сын Куземы). Такие фамилии на -ин в русском языке чаще всего возникали от имён и прозвищ, оканчивающихся на -а или -я. В данном случае суффикс -ем- нестандартный: он реже встречается, чем -ин- или -ов-, что делает фамилию заметной на фоне массовых Кузьминых, Кузнецовых или Кузминых.

Географически фамилия Куземина тяготеет к северным и центральным регионам России, где была сильна традиция «окающих» говоров и где фамилии на -ин особенно часты. Встречается она и в бывших вотчинах новгородских земель, где прозвища на -ема (Кузема, Потема, Нетема) были не редкостью.

Социальный контекст: предки носителя фамилии скорее всего были крестьянами или посадскими людьми, так как фамилии на -ин у непривилегированных сословий стали массово закрепляться в XV–XVII веках. Дворянские роды с такой основой практически неизвестны, что подтверждает «низовое» происхождение.

Интересная деталь: в некоторых говорах Куземой могли называть не только человека по имени, но и по прозвищу — например, малорослого, сутулого или «кучерявого» (от диалектного «кузема» — кудри, завитки). Эта версия менее вероятна, но даёт объём: фамилия могла закрепиться и за человеком с характерной внешностью.