Фамилия Штремлева — женская форма, а её мужской вариант — Штремлев. Эта фамилия редкая и почти наверняка имеет немецкие корни, что сразу выделяет её на фоне славянских фамилий на -ов/-ев. Основа «Штрем-» восходит к немецкой фамилии или прозвищу Strem(m)el, Stremmel, Stremme. В немецком языке слово Stremel (или Striemel) означает «полоса», «черта» или «рубец». Прозвище могли дать человеку со шрамом на лице или теле, либо тому, кто носил полосатую одежду, что в старину бросалось в глаза и легко закреплялось как именование.

Русский суффикс -ев указывает на присоединение к фамилии по модели «чей?»: Штремлев — значит «сын или потомок Штремля». Фамилия могла появиться у обрусевших немцев, переселившихся в Россию в XVIII–XIX веках, особенно в Поволжье, Причерноморье или в Петербургской губернии. Среди немецких колонистов фамилия Stremel встречается, и при переходе в русскую среду она получила типичное окончание -ев, адаптировавшись к местной грамматике.

В отличие от многих фамилий, где спорят о тюркском или финно-угорском следе, здесь версия очевидна: немецкое происхождение подтверждается и звуковым обликом, и историей миграций. Встречается также вариант Штреммель, но Штремлев — уже полностью русифицированная форма. Если предок носителя был ремесленником, крестьянином или пастором, сказать сложно: фамилия не указывает на сословие, хотя среди немецких колонистов были и те, и другие.

Географически фамилия Штремлев (и Штремлева) сегодня встречается в России крайне редко, в основном в центральных регионах и на юге. Это не массовая фамилия, а скорее локальная, сохранившаяся в немногочисленных семьях. Для её носителей она — прямой маркер немецкого предка, который когда-то приехал в Россию, а его потомки обрусели, оставив в наследство необычное для русского уха сочетание звуков.