Фамилия Цемежевский — редкая, с прозрачной, но неочевидной основой. Судя по суффиксу -ский, она относится к типу польских, белорусских или украинских фамилий, образованных от географического названия. Чаще всего такие фамилии носили шляхта или духовенство, а также крестьяне, получившие фамилию по месту жительства.

Корень Цемеж- ведет к топониму. Наиболее вероятная версия: название села или усадьбы Цемеж (или Цемежево). Такие названия могли произойти от личного имени или прозвища Цемеж — возможно, от польского ciemiężyć («угнетать», «гнести») или от диалектного слова, связанного с теменем (верхняя часть головы). В старой Польше и на западе Беларуси встречались поселения с похожими корнями, например, Цемеж в Люблинском воеводстве.

Менее вероятная, но допустимая версия — фамилия могла быть образована от прозвища Цемеж напрямую. В этом случае суффикс -евский указывает на принадлежность: «сын или слуга Цемежа». Однако для прозвищных фамилий чаще использовали суффиксы -ович/-евич или -ов/-ев, а -ский всё же тянет к топонимике.

В русском контексте фамилия могла появиться после разделов Речи Посполитой, когда польская или белорусская шляхта переходила на службу к российскому престолу. Носители фамилии Цемежевский — это, скорее всего, потомки мелкой шляхты из восточных воеводств бывшей Речи Посполитой (современные Беларусь, Украина, восток Польши). Встречаемость фамилии сегодня крайне низкая, что подтверждает её локальное происхождение.

Однокоренных фамилий немного: Цемеж, Цемежев, Цемежко. Все они восходят к тому же корню, но различаются по способу образования. Цемежевский — самая «длинная» и формальная из них, что косвенно указывает на статус первых носителей.