Фамилия Лемешинская — женская форма фамилии Лемешинский. Её основа — прозвище или профессиональное имя Лемеш, Лемеша. В основе лежит слово «лемеш» — южнорусский и украинский вариант «лемеха», то есть сошника, режущей части плуга. Так могли прозвать пахаря, кузнеца, изготовлявшего лемехи, или человека, чья работа была связана с земледелием и плугом.

Суффикс -ский (в женском роде -ская) указывает на географическую или дворянскую модель образования. Такие фамилии в XVII–XIX веках часто получали выходцы из духовенства, а также мелкопоместные дворяне, бравшие фамилию по названию имения или села. Однако в случае с Лемешинскими более вероятен второй путь: фамилия могла возникнуть от названия населённого пункта вроде Лемеши (такие деревни есть в Беларуси, на Украине и в Смоленской области). Тогда основа Лемеш- — уже не прозвище, а топоним, а суффикс -ск- прямо указывает на происхождение: «из Лемешей».

Фамилия редкая, встречается в основном в западных регионах России, а также в Беларуси и на Украине. Это типичная «географическая» фамилия, которая могла закрепиться за выходцами из одного села или за священниками, получившими фамилию при поступлении в семинарию по названию родного прихода. Сравните с однокоренными Лемешев, Лемешкин — они образованы проще, через суффиксы принадлежности (-ев, -ин), и чаще встречаются в центральной России. Лемешинская же явно тяготеет к западнорусским и малороссийским землям, где суффикс -ский был особенно популярен в среде духовенства и шляхты.