Фамилия Трембачева — женская форма мужской фамилии Трембачев, и её происхождение стоит искать в прозвище, связанном с музыкальным инструментом. Основа — украинское или южнорусское слово «трембата», что означает «труба» или «горн», а также большой деревянный духовой инструмент, распространённый у гуцулов и в Карпатах. Прозвище Трембач могли дать человеку, который играл на трембите, изготавливал такие инструменты или просто обладал громким, трубным голосом.

Суффикс «-ев» в фамилии Трембачев указывает на притяжательную модель: «чей?» — Трембачев, то есть сын или потомок Трембача. Такая словообразовательная схема типична для русских фамилий, образованных от прозвищ на мягкий согласный или на -а/-я. В отличие от более редкого суффикса «-ин», который часто встречается в северных и центральных регионах, «-ев» — стандартный для южнорусских и украинских территорий.

Географически фамилия Трембачев (и Трембачева) наиболее вероятна для регионов, граничащих с Украиной: Курская, Белгородская, Воронежская области, а также Ростовская и Краснодарский край. Это объясняется ареалом бытования слова «трембита» — оно активно в гуцульских диалектах и на смежных русских территориях, куда переселялись украинские крестьяне и казаки.

Есть и вторая, менее правдоподобная версия: связь с румынским словом «trâmbiță» (труба) через молдавское влияние. Однако в русских говорах закрепилась именно украинская форма «тремба», поэтому версия с гуцульским инструментом выглядит основной.

Сословно носители фамилии скорее всего относились к крестьянам или казакам. Фамилия не дворянская — в родословных книгах она не встречается. В метрических книгах конца XIX — начала XX века Трембачевы фиксируются как жители сёл и станиц, где пастухи и музыканты пользовались трембитами для подачи сигналов и оповещения.

Таким образом, фамилия Трембачева — это родовое прозвище, указывающее на предка-музыканта или пастуха, чей голос или инструмент напоминали трембиту.