Фамилия Пойменова — женская форма, а её мужской вариант — Пойменов. В русской традиции фамилии на -ов/-ев чаще всего образовывались от названий профессий, личных имён или прозвищ. В данном случае основа «поймен-» указывает на связь с географическим объектом — поймой, то есть частью речной долины, затопляемой в половодье. Поймой называли заливные луга, богатые травой и влагой, которые ценились как сенокосные угодья.

Вероятнее всего, прозвище Пойма или Поймен дали человеку, жившему рядом с таким местом, владевшему пойменным лугом или занимавшемуся сенокосом на заливных землях. В говорах встречается и слово «поймище» — большой заливной луг, а также «пойменный» — относящийся к пойме. Фамилия могла возникнуть в регионах с развитым речным хозяйством: в бассейне Волги, Оки, Дона, где пойменные земли играли важную роль в сельском хозяйстве.

Суффикс -ов типичен для русских фамилий, образованных от основ на согласный. Менее вероятна, но возможна связь с личным именем Пойма — вариантом канонического имени Полиевкт (в народной форме Поймен, Пойма). Однако такая гипотеза слабая, так как имя Полиевкт было редким и не дало массовых фамилий. Гораздо убедительнее выглядит версия о происхождении от нарицательного «пойма».

Фамилия Пойменов не относится к числу распространённых. Встречается в центральных и южных областях России, где речные поймы — характерная часть ландшафта. Её носители могли быть крестьянами, арендовавшими или владевшими заливными лугами, либо жителями приречных деревень. В дореволюционных документах фамилия фиксируется в Тамбовской, Рязанской и Саратовской губерниях.