Фамилия Лемтугин — редкая и сложная для однозначной этимологии. Её основа, суффикс и ареал бытования указывают на то, что перед нами, скорее всего, не русская, а заимствованная или искусственно оформленная фамилия, которая со временем обрусела.

Словообразовательный анализ сразу выделяет нестандартный компонент. Суффикс -угин в русских фамилиях почти не встречается. Типичные модели — это -ов/-ев (Иванов), -ин (Пушкин), -ский (Тверской). Суффикс -угин ближе к финно-угорским или тюркским языкам, где он мог означать принадлежность к роду или местности. Если отбросить окончание -ин, остаётся основа Лемтуг. Это слово не имеет славянских корней.

Самая вероятная версия — фамилия происходит от прозвища или имени, восходящего к финно-угорским языкам Поволжья (марийскому, удмуртскому, мордовским). В марийском языке есть слово «лем» — «суп, похлёбка» или «жир, масло». Вторая часть — «туг» — может означать «огонь», «сила» или быть вариантом имени (например, Туган — «родной»). Таким образом, Лемтуг могло быть прозвищем по занятию (повар, маслодел) или личным именем с неясным значением. В пользу этой версии говорит география: носители фамилии Лемтугин встречаются в основном в Кировской области и Удмуртии — зоне активных финно-угорских контактов.

Менее вероятна, но возможна тюркская версия. В татарском и башкирском языках есть корень «лем» (заимствованный из арабского «ильм» — знание, наука) и «туг» (знамя, бунчук). Имя Лемтуг могло означать «знамя знания» — искусственное, книжное имя, которое давали в среде мусульманского духовенства. Однако эта версия слабее, так как фамилия не характерна для татарских родов, где типичны суффиксы -ов или -ин при тюркских основах.

Фамилия Лемтугин — яркий пример того, как редкая основа «застряла» в русской антропонимической системе. Предки носителя, вероятно, были крестьянами или мещанами из Вятской губернии, принявшими фамилию по имени или прозвищу родоначальника. Однокоренных фамилий в русском языке практически нет, что делает Лемтугина уникальным ономастическим маркером.