Фамилия Цемянская — женская форма фамилии Цемянский, и её разумнее рассматривать в паре с мужским вариантом. В основе, скорее всего, лежит географическое название, а не профессия или личное прозвище. Суффикс -ск- указывает на связь с местностью: такую фамилию обычно получал человек, владевший землёй или живший в определённом селе, либо его потомки.

Вероятный корень — «Цемянка» или «Цемяны». Такие названия встречаются в топонимике Беларуси и Польши. Например, в Беларуси есть деревня Цемяны (Гродненская область), а в Польше — несколько населённых пунктов Ciemianka. Название, в свою очередь, выводят от слова «цемя» — в древнерусском и диалектах так называли темя, верхнюю часть головы. Перенос на географию мог произойти из-за формы холма, возвышенности: поселение на макушке, на темени. Либо от прозвища человека с характерной причёской или особенностью головы.

Менее вероятная, но возможная версия — от личного имени Цемян, которое могло быть производным от «Цемес» (польское Ciemięga — «увалень», «мешковатый человек»). Однако для фамилии на -ский типичнее связь с топонимом, а не с прозвищем напрямую.

Сословно фамилия Цемянский могла принадлежать как шляхте (особенно в Речи Посполитой, где фамилии на -ский были распространены среди дворян), так и крестьянам, переселившимся из деревни Цемяны и записанным по месту выхода. В современной России фамилия редкая, встречается в основном на западе страны, что подтверждает её западнорусское или белорусское происхождение.

Однокоренные фамилии — Цемян, Цемянов, Цемянович. Они образованы по той же основе, но с другими суффиксами, и чаще указывают на прямое прозвище, а не на местность.