Фамилия Целемецкий — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. Скорее всего, она имеет географическую основу и образована от названия населённого пункта по типичной для польской и западнорусской традиции модели с суффиксом -цк(ий). В этой версии исходным словом могло быть название деревни или местечка вроде Целемец, Целемицы или Целемецы. Такие топонимы встречаются на территории бывшей Речи Посполитой — в современной Польше, Беларуси или на западе Украины. Фамилии на -ский/-цкий традиционно носили сначала шляхта, а затем, после разделов Польши, они распространились среди крестьян и мещан, которые брали фамилию по месту, откуда происходили или где владели землёй.

Основа «Целемец-» не имеет очевидного значения в русском языке. Если копнуть глубже, в ней можно разглядеть корень, связанный с польским или белорусским словом, означающим «цель» (cel) или, возможно, с диалектным глаголом со значением «метить», «нацеливаться». Однако правдоподобнее выглядит версия, что это вариант более известной фамилии Целевицкий или Целемеховский, где окончание исказилось при записи в метрических книгах. В XIX веке писари часто записывали фамилии на слух, и «Целемецкий» могло возникнуть из более длинного варианта, например, от названия села Целеменце (такое существует в Подляском воеводстве Польши).

Вторая версия, менее вероятная, но имеющая право на существование, — происхождение от личного имени или прозвища Целемец. Такое прозвище могли дать человеку с какой-то особой приметой или привычкой, но внятной этимологии у него нет. В любом случае, фамилия явно невеликорусская: суффикс -ецк(ий) встречается у фамилий, пришедших с запада, а ударение на втором слоге (Целе́мецкий) указывает на польский или белорусский говор.

География фамилии сегодня очень узкая. Носители Целемецких встречаются в основном в западных областях России, а также в Беларуси и на Украине. В дореволюционных справочниках эта фамилия не фигурирует среди дворянских родов, что говорит о её крестьянском или мещанском происхождении. Скорее всего, предок нынешних Целемецких был крестьянином или ремесленником, который получил фамилию по названию родной деревни, откуда переселился в другое место.