Фамилия Лемзекова — женская форма, мужской вариант — Лемзеков. Она образована по стандартной русской модели с суффиксом -ов, что указывает на принадлежность: «чей?» — Лемзеков, то есть потомок человека по прозвищу или имени Лемзек.

Основа фамилии — Лемзек — звучит необычно для русского уха. Скорее всего, это прозвище, образованное от глагола «лемзить» или «лемзать». В русских говорах, особенно северных и сибирских, это слово означает «плутовать, хитрить, обманывать» или «делать что-то не спеша, мешкать». Лемзой в некоторых регионах называли ленивого или хитрого человека, а также того, кто работает спустя рукава. Таким образом, Лемзек — это человек с соответствующим характером или повадками, и прозвище закрепилось за ним как фамильное имя.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с финно-угорскими языками, распространёнными на севере европейской части России. В коми или удмуртском языке есть слова, созвучные «лем» (черемуха) или «лемез» (затишье, тишина). Однако для фамилии такая основа встречается редко, и версия с русским диалектным глаголом выглядит гораздо убедительнее.

Суффикс -ек в прозвище Лемзек — уменьшительный, но не ласкательный. В русских говорах он часто придавал оттенок пренебрежения или указывал на носителя признака: «хитрец» — «хитрец» и «лемза» — «лемзек» (мелкий плут, несерьёзный человек). Такая модель типична для прозвищ, которые давались по поведению, а не по роду занятий.

Географически фамилия Лемзеков (Лемзекова) могла сложиться в тех областях, где бытовало слово «лемза»: в Вологодской, Архангельской, Кировской областях, а также в Пермском крае. Встречается она нечасто, что подтверждает её диалектное, локальное происхождение.

Сословного барьера у фамилии не было: прозвище Лемзек могли дать и крестьянину, и посадскому человеку. Судя по модели образования на -ов, фамилия оформилась не позднее XVII–XVIII веков, когда такие прозвища массово переходили в наследственные фамилии.