Фамилия Мерьемова — редкий случай, когда в основе лежит не имя, а топоним, и не славянский, а тюркский. Вопреки интуиции, искать корень в женском имени Мария (в тюркском варианте Мерьем) неверно: фамилия образована не от него. Правдоподобная версия выводит Мерьемовых из географического названия Мерьем — так в прошлом называли некоторые поселения в Поволжье и Приуралье, в частности в Татарстане и Башкортостане. В тюркских языках «мерьем» означает «жемчужина», поэтому селения с таким именем могли получить название за красоту места или за ремесло — добычу речного жемчуга, которым славились эти реки.

Суффикс «-ов» в сочетании с основой «Мерьем» выдает типичную модель русской фамилии, которую давали по названию местности. Человек, переселившийся из деревни Мерьем, получал прозвание Мерьемов — «сын того, кто из Мерьема». В документах XV–XVII веков фамилии такого типа активно закреплялись за крестьянами и служилыми людьми, которые уходили на новые земли. Поскольку ареал фамилии по сей день сосредоточен в Татарстане, Оренбургской и Самарской областях, можно с уверенностью говорить о волжском происхождении рода.

Встречается и более прозаичная, но менее вероятная версия: от прозвища Мерьема, которое давали человеку с жемчужно-белыми зубами, светлыми волосами или просто любителю украшений. Однако прозвища на «-а», ставшие основой русских фамилий, обычно давали по поведению или внешности, а «мерьем» — слово явно иноязычное и книжное для простого крестьянина. Поэтому топонимическая гипотеза остается основной.

В написании фамилии иногда встречается путаница: через «е» или «э» (Мерьэмова), но нормативное — Мерьемова, с мягким знаком. Фамилия недворянская, нечастотная, её носители — потомки крестьян или мещан из тюрко-русского пограничья, где веками перемешивались языки и культуры.