Фамилия Земисова — женская форма, мужской вариант — Земисов. В основе этой фамилии лежит либо прозвище, либо вариант имени, и здесь есть два примерно равновероятных пути. Первый: от мирского имени или прозвища Земис, которое могло быть связано с землей, земледелием, но не напрямую. Суффикс -ис встречается в русских фамилиях редко, обычно он указывает на греческое или южнославянское влияние. Второй, более вероятный путь: фамилия могла возникнуть от канонического имени Земис, которое является просторечной формой имени Зосима. В народной речи Зосима нередко превращался в Земи́са, Зе́миса — с усечением и заменой звуков. Ударение в фамилии, скорее всего, падает на второй слог: Земисо́ва.

Если это так, то фамилия восходит к святому Зосиме Соловецкому, одному из основателей Соловецкого монастыря. Предки-носители фамилии могли быть выходцами из северных русских земель, где культ этого святого был особенно силён. Однако не исключён и вариант, что фамилия — искусственная, семинарская, данная в духовном училище по названию монастыря или святого. В любом случае, в основе лежит личное имя, а не ремесло или примета.

Географически фамилия редкая, встречается точечно, в основном в центральной России и Поволжье. Написание с буквой «о» в окончании (Земисов, а не Земисов) указывает на то, что фамилия формировалась в среде, где фамилии на -ов были нормой для мужчин, а не на -ин. Это косвенно говорит о том, что основа — не прозвище на «-а», а имя или прозвище с твёрдой основой. Полногласные аналоги (вроде Зимисов, Земесов) встречаются ещё реже и подтверждают, что фамилия не массовая, а локальная.