Фамилия Телемисов — редкий случай, когда основа не даёт однозначного толкования на первый взгляд. В ней нет очевидного древнерусского имени или профессии. Чтобы понять происхождение, нужно смотреть на суффиксальную модель и искать корень в диалектах или заимствованиях.

Словообразовательная цепочка проста: основа Телемис- плюс типичный русский патронимический суффикс -ов. Это значит, что фамилия образована от прозвища или имени Телемис. Самая вероятная версия — искажённое греческое имя Филарет или Фелемис. В греческой ономастике есть имя Телемах (Τηλέμαχος), но для русского уха оно могло сократиться до Телемис, а затем обрасти суффиксом. Крестильные имена греческого происхождения в России часто переделывали на свой лад: Филарет мог звучать как Филимон, а Телемах — как Телемис.

Другая, менее правдоподобная гипотеза — связь с тюркскими языками. В казахском и башкирском есть слово «телеміс» (просьба, мольба), но для русской фамилии такая основа нетипична, тем более с русским суффиксом -ов. Скорее всего, это случайное созвучие.

Географически фамилия тяготеет к югу России и Поволжью — регионам, где исторически смешивались русские, греческие и тюркские влияния. Встречается она крайне редко, что подтверждает её нестандартное происхождение: носитель, скорее всего, потомок человека, которого в документах записали по прозвищу Телемис, а то и по имени, данному при крещении в честь малоизвестного святого.

Если опираться на словарь русских фамилий Б. Унбегауна, модель на -ов от основ, оканчивающихся на согласный, — самая распространённая в России. Но сам корень Телемис в словарях не фиксируется, что делает фамилию скорее локальным ономастическим курьёзом, чем продуктом массовой модели.