Фамилия Лементуев происходит от прозвища или нецерковного имени Лементуй. В его основе, скорее всего, лежит украинский глагол «лементити» — «громко говорить, шуметь». Такое прозвище мог получить человек с зычным голосом или шумный, либо, напротив, тот, кто постоянно проявлял любопытство и живо обсуждал новости, поскольку у этого глагола есть и значение «проявлять интерес».

Суффикс -ев указывает на типичную восточнославянскую модель образования: фамилия означает «сын Лементуя» или «принадлежащий Лементую». Форма на -ев, а не на -ов, говорит о том, что основа оканчивалась на мягкий согласный или «й». Это косвенно подтверждает версию о южнорусском или украинском происхождении, где такие модели особенно распространены.

Существует и альтернативная версия: Лементуй могло быть народной, упрощённой формой крестильного имени Клементий (от лат. Clemens — «милостивый»). В быту имена часто сокращали, и Клементий легко превращался в Клементуя, а затем и в Лементуя, особенно в говорах, где начальное «к» могло отпадать или заменяться. Эта версия менее вероятна, поскольку глагольное происхождение прозвища объясняет фамилию напрямую и не требует допущений о фонетических изменениях.

Фамилия Лементуев редка и географически привязана к регионам, где исторически пересекались русские и украинские говоры. Она не относится к дворянским и не фиксируется в старых родословных книгах, что указывает на её происхождение в крестьянской или мещанской среде. Точное время возникновения фамилии установить сложно: такие прозвищные фамилии массово закреплялись в XVII–XIX веках, но конкретная дата требует глубоких генеалогических изысканий с привлечением архивных документов.