Фамилия Шеменцова — женская форма фамилии Шеменцов. В русской традиции такие фамилии образуются от мужских через суффикс -а, и чаще всего они принадлежали дочерям или жёнам: дочь Шеменцова, жена Шеменцова. Сама же мужская фамилия Шеменцов — типичная «фамилия-отчество» на -ов, которая отвечает на вопрос «чей?» и указывает на прямого предка-мужчину.

Основа здесь — Шеменец. Это прозвище или неканоническое имя, образованное с помощью уменьшительного суффинкса -ец. Корень шем- может восходить к двум источникам. Первый и самый вероятный — диалектное слово «шемяга» или «шемелá», означавшее в русских говорах «крикун», «задира» или «бестолковый человек». Второй вариант — связь с тюркским именем Шем, которое в некоторых тюркских языках означает «свеча» или «факел», но в русской среде такое имя было редкостью и почти всегда переосмыслялось на народный лад.

Словообразовательная модель «корень + -ец + -ов» для русских фамилий не самая частая, но вполне устойчивая. По ней построены, например, фамилии Конец — Концов, Молодец — Молодцов. В случае Шеменцова суффикс -ец придаёт основе значение лица: Шеменец — это «человек, которого прозвали Шемой» или «носитель качества шемы». То есть фамилия буквально означает «потомок Шеменца» или «принадлежащий Шеменцу».

Географически фамилия Шеменцов встречается в основном в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской, Ростовской и Липецкой областях. Это указывает на то, что предки носителей фамилии были, скорее всего, крестьянами или однодворцами из чернозёмной полосы. В дворянских родословных книгах Шеменцовы не значатся — фамилия осталась в простонародной среде.

Если говорить о возможном прозвище, то Шеменец мог получить человек с громким голосом, неуживчивым характером или, наоборот, — с медлительностью и нерасторопностью, которую в народе называли «шемелистостью». В любом случае, прозвище было ярким и запоминающимся, иначе оно не закрепилось бы за целым родом.

В написании фамилии возможна вариация: реже встречается форма Шеменцов (без -а), но в женском роде она строго Шеменцова. Двойных написаний с «ё» или «о» под ударением в корне не зафиксировано — ударение стабильно падает на второй слог: Шемéнцова.