Фамилия Зембахтина — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает все остальные версии происхождения. С высокой долей вероятности эта фамилия связана с топонимом Зембахта — названием населённого пункта. Такие варианты есть в Башкортостане и Оренбургской области, что указывает на возможные тюркские корни основы. В этом случае фамилия образована по русской модели притяжательного прилагательного с суффиксом -ин: «чей?» — зембахтинский, а в краткой форме — Зембахтин. Женский вариант Зембахтина — это форма родительного падежа или указание на принадлежность женщине (дочери или вдове Зембахтина).

Основа «Зембахт» не имеет очевидной славянской этимологии. Если разбирать её как тюркское слово, то возможна связь с «зем» (земля) и «бахт» (счастье, удача, доля) — в персидском и тюркских языках это распространённый компонент имён и прозвищ. «Зембахт» могло означать «счастливая земля» или «земное счастье», а прозвище давали человеку, который родился в удачном месте или считался везучим. Однако более правдоподобно, что это не прозвище, а фамилия, производная от названия села или деревни: предок носителя был выходцем из Зембахты, и его записали как «Зембахтин сын».

Суффикс -ин в фамилии указывает на её относительно позднее оформление (не ранее XVI–XVII веков) и на то, что первоначально она бытовала в среде, где была распространена модель «чей?» — в крестьянской или мещанской среде, а не среди дворянства, которое чаще использовало суффиксы -ов/-ев или -ский. Дворянский вариант от того же топонима звучал бы как Зембахтский.

Спорных версий немного: можно было бы предположить, что основа «Зембахт» — это искажённое немецкое или прибалтийское имя (например, от «Sembach»), но для фамилии с суффиксом -ин это нетипично, так как немецкие фамилии в русской среде обычно получали суффикс -ов или -ев. Поэтому тюркская топонимическая версия остаётся основной.

Однокоренных фамилий в русском языке практически нет — это не Зимбабве и не Земляков, а уникальный случай, когда фамилия почти полностью повторяет название конкретного места. Носители фамилии Зембахтина, скорее всего, ведут род из нескольких сёл на южном Урале или в Приуралье, и их предки были государственными или помещичьими крестьянами, переселенцами или коренными жителями этих мест.