Фамилия Теменцова — женская форма фамилии Теменцов, и её происхождение напрямую связано с мужским вариантом. Разбор стоит начать с суффикса: -ов- в основе Теменцов указывает на стандартную русскую патронимическую модель («чей?» — сын Теменца). В центре внимания — прозвище или некалендарное имя Теменец.

Самая вероятная версия: основа «темен-» восходит к слову «темя» (верхняя часть головы, макушка). В древнерусском языке прозвище Теменец могли дать человеку с заметной лысиной на макушке, с необычной формой головы или, в переносном смысле, тому, кто «ходит в темени» — то есть впереди, в голове отряда или обоза. В говорах слово «темя» также могло означать «вершина», «верхушка», поэтому прозвище иногда закреплялось за рослым человеком или за тем, кто жил на возвышенности.

Менее распространённая, но возможная версия связывает фамилию с апеллятивом «темень» (темнота, мрак). В этом случае Теменец — прозвище человека с очень тёмными волосами или смуглой кожей. Однако такая трактовка встречается реже: слово «темень» в русских говорах обычно не образовывало уменьшительной формы на -ец, в отличие от «темя».

По географическому признаку фамилия Теменцов (и производная Теменцова) — редкая. Основные очаги бытования зафиксированы в Поволжье и на юге России, что может указывать на её появление в среде однодворцев или государственных крестьян. В боярских и дворянских родословных книгах эта фамилия не встречается.

Словообразовательная модель «основа + суффикс -ец + патронимический суффикс -ов» характерна для прозвищ, которые закрепились как фамилии в XVI–XVII веках. Таким образом, предок современной носительницы фамилии Теменцова, скорее всего, был крестьянином или посадским человеком, получившим прозвище по внешнему признаку — или по лысине, или по высокому росту.