Фамилия Лементарёва образована от прозвища Лементарь. Его значение неочевидно, и у исследователей есть как минимум две версии происхождения. Первая отсылает к украинскому глаголу «лементувати» — «говорить очень громко, кричать». Родственные слова встречаются и в других языках: в старобелорусском было прилагательное «лемантлівы» («крикливый»), а в литовском — глагол lementi («лепетать»). Если верить этой версии, прозвище Лементарь мог получить обладатель звонкого голоса.

Вторая гипотеза связывает прозвище со старобелорусским словом «лемантаръ» — «букварь». Первый печатный букварь на восточнославянских землях («Наука ку читаню и розуменю писма словенскаго») издал Лаврентий Зизаний в Вильно в 1596 году. Исходя из этого, можно предположить, что Лементарём называли грамотного человека или учителя чтения. Какая из версий верна — сказать сложно, но обе указывают на яркую особенность предка: либо голос, либо учёность.

Фамилия образована с помощью типичного русского суффикса -ёв, который добавлялся к основе прозвища на -арь. По такой же модели возникли, например, фамилии Пономарёв или Бондарев. Ударение в фамилии падает на третий слог: Лементарёва. Встречается она редко, и её географическое распространение пока не изучено детально, но корни прозвища явно ведут в западнорусские или украинские земли, где бытовала лексика, лёгшая в основу фамилии.