Фамилия Лементинова — женская форма от Лементинов, и именно мужской вариант стоит разбирать в первую очередь. Основа здесь — Лементин, а точнее, просторечная или диалектная форма имени или прозвища. Скорее всего, в основе лежит каноническое имя Клементий (от латинского clemens — «милостивый, снисходительный»). В русской народной среде начальное «К» нередко отпадало или заменялось: Клементий превращался в Лементия, а уменьшительная форма давала Лементин. Суффикс -ов- стандартно указывает на принадлежность: Лементинов — сын Лементина, внук человека с таким прозвищем или некалендарным именем.

Есть и другая, менее вероятная версия, которую, впрочем, нельзя отбросить полностью: от прозвища Лемента, связанного с глаголом «лементить» — в некоторых говорах это означало «медлить, копаться, делать что-то неспешно». Если так, то фамилия образована от характеристики поведения: Лементин — сын медлительного человека. Но первая версия, с церковным именем, встречается в русской ономастике чаще и выглядит убедительнее, поскольку фамилии на -инов от производных форм календарных имён — явление массовое (ср. Мартынов от Мартын, Фомин от Фома).

Географически фамилия редкая, нечастотная. Встречается в основном в центральных и северных областях России, где имя Клементий было в ходу до середины XIX века. Суффикс -ов- указывает на великорусское происхождение, а не на украинское или белорусское (там была бы форма Лементенко или Лементович). По сословной принадлежности предки Лементиновых, скорее всего, крестьяне или мещане — дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Если смотреть на написание, то в дореволюционных документах возможны варианты Лементинъ, Лементиновъ, а также с одной «н» — Лементинов (но современная норма с удвоенной «н» в женской форме не меняет мужской основы). В целом фамилия звучит архаично и сохраняет следы народной переработки церковного имени, что типично для русских фамилий, не прошедших через книжную фиксацию.