Фамилия Леменева — женская форма, мужская — Леменев. В её основе лежит прозвище или нецерковное имя Лемень. Разбирать фамилию стоит с пристального взгляда на суффикс: -ев, а не -ов, указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный. Именно этот нюанс — мягкий «нь» — ключ к происхождению.

Самая вероятная версия связывает фамилию с диалектным словом «лемень». В русских говорах, особенно северных и уральских, так называли ленивого, медлительного, вялого человека, а также нерасторопного работника. Слово образовано от глагола «лениться» с суффиксом -мень (как «сутулый» — «сутумень»). Таким образом, первый носитель фамилии, Лемень, мог получить прозвище за свой неторопливый нрав или привычку работать спустя рукава. В старину такие бытовые характеристики давали меткие и цепкие прозвища, которые потом закреплялись в роду.

Менее распространённая, но допустимая версия — от уменьшительной формы крестильного имени. В православных святцах есть имя Леммий (греч. «житель Лемноса»), но в русской народной среде оно встречалось редко. Теоретически от него могли образовать домашнюю форму Лемень (Леменя), но это скорее исключение, чем правило. Филологи чаще склоняются к прозвищному происхождению, так как диалектное слово «лемень» хорошо документировано в словарях русских говоров.

Фамилия Леменева не относится к числу дворянских или широко известных. Она бытует преимущественно в центральной России и Поволжье, где встречаются однокоренные фамилии — Леменёв, Леменков, Леменевский. Все они восходят к одному корню, но различаются суффиксами, что говорит о разных локальных вариантах одного и того же прозвища. Сословно предки Леменевых, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми — именно в этой среде бытовые прозвища переходили в фамилии особенно активно.