Фамилия Зелемоткин — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. Она явно образована от прозвища или мирского имени, но вот от какого именно слова — здесь возможны варианты, и самый правдоподобный связан с диалектной лексикой.

В основе фамилии лежит суффиксальная модель -ин, которая в русских фамилиях указывает на принадлежность: «чей?» — Зелемоткин, то есть сын или потомок человека по прозвищу Зелемотка. Само прозвище Зелемотка, скорее всего, сложилось из двух частей: «зеле» (от «зелье», «зелёный») и «мотка» (от глагола «мотать»). В северных и центральных говорах «зелемоткой» могли называть человека, который суетится, путается, делает что-то невпопад — этакий непоседливый или неловкий человек. Вторая версия, менее вероятная, связывает прозвище с глаголом «зеленеть» или словом «зелень» в значении «молодой, неопытный», а «мотка» — с мотанием, то есть «зелёный новичок».

Встречаются и более экзотические толкования. Например, от тюркского «зелем» (красота, украшение) или от искажённого «землемотка» — человека, который «мотает» землю, то есть землемера. Однако для русского именослова тюркская версия слаба: суффикс -кин скорее указывает на русское, а не заимствованное прозвище. Версия с землемером — народная этимология, так как в старых документах фамилия встречается в формах «Зелемоткин», а не «Землемоткин».

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и, возможно, к бывшим вотчинам Строгановых. В метрических книгах Пермской и Вятской губерний XIX века изредка попадаются Зелемоткины — крестьяне и мастеровые. Это подтверждает, что фамилия не дворянская, а народная, возникшая в среде, где прозвища давали по поведению или характерной черте.

Известных носителей с этой фамилией, оставивших след в истории, нет — она осталась редкой, почти исчезнувшей. Но в этом и её ценность: Зелемоткины — не массовый род, а локальное, штучное ответвление русского крестьянства, чьё прозвище, скорее всего, отражало живую, суетливую натуру предка.