Фамилия Лемм — редкий для России случай, когда фамилия пришла из немецкого языка и сохранила исходное звучание почти без изменений. В основе лежит краткая форма мужского имени Ламберт, которое в средневековой Европе было широко распространено благодаря святому Ламберту, епископу из Фландрии. Имя Ламберт складывается из двух древнегерманских корней: land — «земля» и berht — «яркий, известный». Получается, что исходное имя означало «прославленный на всю землю». В Италии, например, это имя давали в честь Ламберта I и Ламберта II, герцогов Сполето и Святых римских императоров.

Словообразовательная модель здесь простая: фамилию образовали от усечённой формы имени — Лемм. Суффикса, типичного для русских фамилий (-ов, -ин, -ский), в ней нет, потому что она не формировалась на русской почве, а пришла уже готовой, скорее всего, вместе с носителями немецкого происхождения. В немецком языке фамилия Lemm могла закрепиться как самостоятельная от той же краткой формы Ламберта или, в некоторых диалектах, от прозвища, связанного с «ягнёнком» (Lamm), но для России основная версия — именно от имени.

География бытования фамилии Лемм в Российской империи связана с немецкими колониями Поволжья и Прибалтикой, где оседали выходцы из немецких земель. Среди известных носителей — Оскар Эдуардович Лемм (1856—?), учёный-египтолог, хранитель Азиатского музея Императорской академии наук и приват-доцент Санкт-Петербургского университета. Его биография показывает, что фамилия встречалась в среде образованного петербургского немецкого дворянства и интеллигенции.

Если сравнивать Лемм с однокоренными фамилиями, то в русском контексте к тому же корню восходят Ламбертов, Ламберт — но они встречаются ещё реже. Сама фамилия Лемм не получила массового распространения, поэтому сегодня её носители — это, скорее всего, потомки тех самых немецких переселенцев или люди, унаследовавшие фамилию по брачной линии.