Фамилия Леметина образована от мужского прозвища или имени Леметя. В основе, скорее всего, лежит глагол «леметить» — так в некоторых русских говорах говорили о том, кто делает что-то неловко, неуклюже, либо, наоборот, о человеке суетливом и непоседливом. Прозвище могли дать и по внешности или характеру — «леметь» в диалектах означало «вялый, медлительный человек». Точно сказать, какой оттенок значения вкладывался в исходное слово, сейчас сложно: диалектная лексика не всегда фиксировалась письменно, и смысл мог меняться от местности к местности.

Фамилия стоит в женской форме (Леметина), но её основа — мужская. Такая модель образования типична для русских фамилий на -ин: они указывали на принадлежность человеку по имени или прозвищу. Леметина — буквально «жена или дочь Лемети». Если бы родоначальником был сам носитель прозвища, его потомки стали бы Леметиными, а в женском роде — Леметина. Эта же модель (основа на -а/-я + суффикс -ин) характерна для фамилий, образованных от имён и прозвищ с окончанием на -а, -я: Леметя → Леметин → Леметина.

В ономастике восточных, западных и южных славян такие именования встречаются повсеместно — это один из самых древних и продуктивных способов образования фамилий. Однако сама фамилия Леметина редкая. Она не входит в списки распространённых русских фамилий и не имеет очевидных однокоренных «гнёзд» вроде Леметов или Леметьев, что говорит о её локальном бытовании. Возможно, она возникла в одной из северных или центральных областей России, где диалектные слова на «лем-» (лемех, лемень, лемешить) были особенно употребительны.

С точки зрения словообразования, фамилия ничем не примечательна — суффикс -ин один из самых частых. Ценность её именно в редкости корня. Если искать аналоги, то ближе всего стоят фамилии Лемешев (от «лемеш» — сошник плуга, либо прозвище пахаря) и Лемехов. Но Леметина стоит особняком: её основа, скорее, глагольная, а не предметная. Это намекает на то, что предок носителя фамилии был известен не ремеслом или орудием труда, а каким-то характерным действием или манерой поведения.