Фамилия Куземцев образована от имени Куземка — просторечной формы крестильного имени Козьма (в церковной традиции Косма). В русском быту это имя звучало и как Кузьма, и как Кузема, отсюда пошли обе ветви фамилий: Кузьмины, Кузёмкины, Куземцевы. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Куземцев буквально «сын Куземки».

Особенность фамилии в том, что она сохранила исходную форму имени, от которой пошли не только Куземцевы, но и Куземкины. В говорах южнорусских и рязанских земель имя Кузема было особенно распространено, поэтому фамилия Куземцев встречается чаще в регионах бывшей Рязанской губернии, Тамбовщины, а также среди переселенцев на Урал и в Сибирь. Встречается вариант написания Кузёмцев с буквой ё, но он указывает на то же самое произношение.

Родственные фамилии — Кузьмин, Кузёмкин, Кузьминов, Козьмин. Все они восходят к одному каноническому имени. Разница лишь в том, от какой формы имени пошла фамилия: от полной (Козьма), от усечённой (Кузьма) или от уменьшительной (Куземка). Куземцев — одна из редких фамилий, закрепивших именно народный, нецерковный вариант имени.

В социальном плане носители фамилии чаще всего были крестьянами или посадскими людьми. В ревизских сказках XVIII–XIX веков Куземцевы встречаются среди однодворцев и государственных крестьян. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что тоже говорит о её простонародном происхождении.