Фамилия Земетченский — яркий пример того, как географическое название превращается в родовое имя. Её основа — топоним Земетчено (или Земетчино). Сейчас это посёлок городского типа Земетчино в Пензенской области, но в прошлом так могли называться несколько небольших сёл и деревень в центральной России. Суффикс -ский в таких фамилиях указывает на связь с местностью: Земетченский — буквально «тот, кто родом из Земетчина».

Словообразовательная модель здесь классическая для дворянских и духовных фамилий XIX века. Суффикс -ский (а не более распространённое -ов или -ин) часто получали выходцы из духовенства, реже — мелкопоместные дворяне, бравшие фамилию по названию своего имения или прихода. Чередование «ч/к» в корне (Земетчино → Земетченский) — типичный фонетический процесс для русского языка, когда при образовании прилагательного звук «ч» смягчается или переходит в «к» под влиянием суффикса.

Происхождение самого названия Земетчино спорно. По одной версии, в основе лежит древнерусское слово «земет» — так в ряде говоров называли вихрь, метель, бурю. Тогда Земетчино — «место, где часто бывают бураны». По другой, более правдоподобной, корень связан с «земля» и суффиксом -ет(а), то есть «землистое место», участок с особой почвой. Третья версия отсылает к личному имени Земетка (уменьшительное от Земля, Земляк), но она менее убедительна, так как топонимов с таким корнем много, а личных имён — почти нет.

В отличие от фамилий на -ский, образованных от названий городов (Московский, Тверской), Земетченский привязан к конкретному и не слишком крупному селу. Это сужает круг возможных предков: скорее всего, носитель фамилии происходит из семьи священника, служившего в местной церкви, или из обедневших дворян, владевших усадьбой в Земетчине. Крестьянам такие фамилии давали редко — обычно они оставались бесфамильными до отмены крепостного права.

Фамилия редкая. Встречается в основном в Пензенской, Тамбовской и Рязанской областях — то есть в пределах исторического расселения выходцев из того самого Земетчина. Иногда попадается вариант написания с одним «н» — Земетченский, что не меняет значения, но может указывать на более позднюю запись в документах.