Фамилия Лемзеков — редкий случай, когда основа слова почти наверняка связана с коми-пермяцким или удмуртским языком. В русском языке корень «лемз-» не имеет прозрачного значения и не встречается в древних прозвищах или крестильных именах. Поэтому искать происхождение стоит на северо-востоке европейской части России, в Пермском крае и Удмуртии.

В коми-пермяцком языке есть слово «лöм» — «черемуха», а также глагол «лемзыны» — «наклоняться, гнуться». Отсюда могло возникнуть прозвище Лемзег или Лемзек — «согнутый», «сутулый» человек, либо живущий у черемуховой рощи. Суффикс -ек в фамилии — уменьшительный, типичный для финно-угорских языков, а русский патронимический суффикс -ов добавился позже, при оформлении фамилии по русскому образцу. Таким образом, Лемзеков — это «сын (или потомок) Лемзека», прозванного так за внешность или место жительства.

Версия о тюркском происхождении (от «лемез» — «бездельник» в некоторых тюркских диалектах) менее правдоподобна: географически фамилия почти не встречается в татарских или башкирских регионах. Основной ареал Лемзековых — север Пермского края, Коми-Пермяцкий округ и Кировская область. Это подтверждает связь именно с коми-пермяцкой средой.

Социально предки Лемзековых, скорее всего, были государственными или черносошными крестьянами — в этих местах дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Фамилия нестарая: как и большинство русских фамилий на -ов у нерусских народов, она оформилась в XVIII–XIX веках, когда коми-пермякам массово давали фамилии по прозвищам.

Ударение в фамилии, судя по произносительной норме носителей, падает на первый слог: Лéмзеков. Вариант Лемзéков встречается реже и может быть результатом канцелярской ошибки при переписи.