Фамилия Сембинов — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. Скорее всего, она имеет тюркские корни, что подтверждается характерным суффиксом -ов, который в русской среде «обрусел» фамилию, и основой, которая не является славянской. Ключ к разгадке — в личном имени Семби (или Сембай). В казахском, татарском, башкирском и других тюркских языках имя Сембай (Семби) могло быть составным: первая часть «сем» (семиз) означает «жирный», «упитанный», «тучный», а в переносном смысле — «богатый», «зажиточный». Вторая часть «бай» — «господин», «хозяин», «богач». Таким образом, Сембай — это «богатый господин» или «тучный бай», то есть имя-пожелание достатка и благополучия.

Встречается и другая версия, связанная с арабским корнем «сам» (высокий, возвышенный) или «саби» (юноша, отрок), но она менее убедительна для тюркской среды, где имя Сембай хорошо документировано. Географически фамилия Сембинов тяготеет к регионам с тюркским населением — Оренбуржье, Башкортостан, Татарстан, Казахстан. Если предки носителя фамилии были из этих мест, то исходное имя Сембай могло дать прозвище или стать основой для фамилии после присоединения к Российской империи, когда местным жителям начали массово давать фамилии по имени отца.

Словообразовательная модель проста: тюркское имя Семби (усечённая форма от Сембай) + русский патронимический суффикс -ов. Изначально Сембинов — «сын Семби». В русских документах XIX века можно встретить написание с «а» (Сембаев), но форма Сембинов закрепилась, вероятно, из-за местного произношения, где «и» звучало мягче. Фамилия не имеет отношения к каким-либо ремёслам или географическим названиям — она чисто родовая, от личного имени. Это типичный случай, когда фамилия рассказывает не о занятии предка, а о его имени, которое, в свою очередь, было пожеланием богатства.