Фамилия Семемов — редкий случай, когда написание на слух расходится с тем, что мы привыкли видеть. Скорее всего, перед нами не что иное, как фонетический вариант фамилии Семёнов. В русских говорах, особенно в южных и некоторых среднерусских, звук [о] под ударением после мягкого согласного мог произноситься как [е] — отсюда и «Семемов» вместо привычного «Семёнов». На письме это закрепилось, возможно, при переписи населения или в документах, где писарь записывал прозвище на слух, не сверяясь с литературной нормой. Так что ваш предок, скорее всего, был сыном человека по имени Семён.

Имя Семён — русская форма древнееврейского имени Шимон, означающего «услышанный Богом». В православных святцах это имя носил один из апостолов, Симон Пётр. На Руси имя было распространённым, и от него образовались десятки фамилий: Семёнов, Семин, Семушкин, Семочкин, а также их диалектные варианты вроде Семемова. Суффикс -ов указывает на принадлежность: «чей?» — «Семемов», то есть потомок Семёна.

Если отбросить версию с искажением, можно предположить, что основой послужило мирское прозвище Семем. Однако в древнерусских источниках такое имя не встречается, а в современных словарях прозвищ его нет — это делает гипотезу маловероятной. Гораздо логичнее объяснять фамилию через имя, тем более что модели типа «Семёнов — Семемов» известны в диалектной ономастике (сравните: Федотов и Федетов, Пантелеев и Пантелемов).

Географически фамилия Семемов встречается редко, в основном в южных регионах России — в Ростовской, Волгоградской областях, в Краснодарском крае, а также среди казачества. Это подтверждает связь с южнорусскими говорами, где «еканье» было нормой. Носители фамилии, вероятно, происходили из крестьян или казаков, а сама фамилия фиксирует не столько профессию, сколько родство по отцу, что типично для русской антропонимии XVIII–XIX веков.