Фамилия Цемнолонская звучит необычно, и её редкость сразу наводит на мысль об искусственном или книжном происхождении. Скорее всего, она не из крестьянской или купеческой среды, а из среды духовенства. Семинарские фамилии нередко создавали на латинской или греческой основе, и здесь мы видим явный латинский след.

Основа фамилии — «Цемно-» — восходит к латинскому слову caementum (камень, щебень, строительный раствор). В русском языке это слово дало «цемент». Вторая часть — «-лонская» — вероятно, происходит от латинского longus (длинный) или, что более вероятно, является суффиксальным оформлением по образцу географических названий вроде «Иерусалимская», «Голгофская». То есть фамилия могла быть образована от словосочетания «длинный камень» или «каменный дол» — Caementum Longum. Такие названия нередко давали ученикам духовных семинарий в качестве фамилий, переводя на латынь прозвище или особенность места рождения.

Окончание «-ская» — типичный признак дворянских или семинарских фамилий. В данном случае оно указывает на принадлежность к месту или качеству. Если бы фамилия была народной, она звучала бы как Цемнолонгов или Цемнолонкин, но «-ская» выдает книжное, искусственное происхождение. Таким образом, предок носителя фамилии Цемнолонская, скорее всего, был выпускником духовной академии или семинарии, которому дали эту фамилию за успехи в учёбе или в честь какого-то библейского или символического образа.

Географически фамилия крайне редкая и могла закрепиться в одной-двух семьях, возможно, в центральных губерниях России или на Украине, где были сильны традиции семинарского образования. Однокоренных фамилий, например Цемнолов, Цемнолонский, почти не встречается, что подтверждает её единичный, «штучный» характер. Это не прозвище по ремеслу (цементник), а именно учёная конструкция, и в этом её уникальность.