Фамилию Марменковы чаще всего выводят из прозвища Марма. В основе, по одной из версий, лежит белорусский глагол «мармытаць» — «бормотать». Прозвище могло указывать на ворчливого или неразборчиво говорящего человека. По другой гипотезе, прозвище связано с белорусским словом «мармур» (мрамор). Тогда прозвище могло относиться к строителю или мастеру, работавшему с камнем. Обе версии возможны, но лингвистически первая выглядит проще: глагол «мармытаць» даёт больше производных форм, чем редкое в прозвищах название материала.

Особенность фамилии в её словообразовательной истории. Форма Марменков — результат русификации. Изначальная фамилия, скорее всего, звучала как Марменко (с украинским или белорусским суффиксом -енко, указывающим на потомка). Когда носители переселились в великорусские земли, фамилию адаптировали, добавив типичный русский суффикс -ов. Таким образом, Марменков — это «сын Марменко», а сам Марменко — потомок человека по прозвищу Марма. Двойной суффикс (-енко + -ов) — характерная примета фамилий, возникших на стыке украинской и русской традиции.

Фамилия редкая. Её география тяготеет к западу России, Украине и Белоруссии, что подтверждает версию о юго-западном корне. О точном времени появления фамилии судить сложно: массовое закрепление фамилий в этих регионах происходило в XVII–XVIII веках, но отдельные случаи могли быть и раньше. Окончательно определить место и время можно только по архивным документам конкретной семьи.