Фамилия Темченков образована по стандартной русской модели на -ов от прозвища или отчества Темченко, а то, в свою очередь, — от имени или прозвища Темко. В этом имени или прозвище скрыто слово «тёмный» (или «темь»). В отличие от более частых фамилий вроде Темников, Темнов, которые прямо указывают на признак, Темченков содержит уменьшительный суффикс -к-, а затем украинский или южнорусский патронимический суффикс -енко (сын Темка). Таким образом, Темченков — это русифицированная форма украинской фамилии Темченко: на русской почве к ней добавили окончание -ов, чтобы вписать в местную грамматику.

Корень «тем-» в прозвищах многозначен. Чаще всего он указывал на смуглый цвет лица или тёмные волосы: Темком могли называть черноволосого человека. Реже — на характер: «тёмный» в смысле невежественный, простоватый, либо, напротив, скрытный, неразговорчивый. В южнорусских и украинских говорах «темь» означала также толпу, множество, но для прозвища это значение маловероятно.

География фамилии выдаёт её происхождение. Темченковы встречаются в основном в областях, граничащих с Украиной: Курской, Белгородской, Воронежской, а также в Ростовской области. Это типичный случай, когда фамилия на -енко «обрусела» при переселении носителей в великорусские губернии или при записи в ревизские сказки русскими писцами. В украинской среде фамилия сохранилась в исходном виде — Темченко.

Словообразовательная цепочка проста: Темко (прозвище) → Темченко (сын Темка) → Темченков (адаптация на русской почве). По сравнению с фамилией Темченко, которая осталась в рамках украинской ономастики, Темченков — поздний вариант, возникший не раньше XVIII века, когда начался массовый переход украинских фамилий в русские формы. Сословно предки Темченковых, скорее всего, были крестьянами или однодворцами — никаких следов дворянства эта фамилия не несёт.