Фамилия Земке — редкий для России пример немецкой фамилии, сохранившей исходное написание и звучание. В отличие от большинства русских фамилий на -ов, -ин или -ский, она не прошла через типичную для славян модель «прозвище + суффикс принадлежности». В основе лежит немецкое личное имя или прозвище, а сама фамилия, скорее всего, попала в русский обиход вместе с переселенцами из Германии в XVIII–XIX веках.

Корень Земке восходит к двум основным версиям. Первая — от немецкого уменьшительного имени Sämke, которое, в свою очередь, образовано от Sam(uel) или Simon. Такие формы с суффиксом -ke характерны для нижненемецких диалектов (например, в Померании, Восточной Пруссии), где имена часто укорачивали до ласкательного варианта. Вторая версия — от прозвища Zemke, связанного со словом «земля» (нем. Erde) или ремеслом земледельца, но это менее вероятно: в немецкой ономастике прозвища по занятию редко давали фамилии с таким суффиксом.

Написание с «З» вместо «Ц» (Zemke, а не Cемке) — прямое указание на то, что фамилию зафиксировали в русских документах уже после того, как носители обрусели. В немецком оригинале буква Z читается как «ц», но в русском языке её передали через «з» — типичная адаптация для прибалтийско-немецких и поволжских фамилий. Встречаются варианты Земке, Земкевич (полонизированная форма) и изредка Цемке — последний как раз ближе к исходному произношению.

Географически фамилия привязана к регионам, где селили немецких колонистов: Поволжье, юг Украины, Прибалтика. В XIX веке Земке фиксируются в метрических книгах лютеранских приходов Саратовской и Самарской губерний, а также в Петербургской губернии среди мастеровых и ремесленников. Сословно носители были в основном мещанами или крестьянами-колонистами, реже — купцами. Дворянских родов с такой фамилией не известно.

Среди однокоренных в русском контексте можно назвать фамилию Земкевич (с полонизированным суффиксом -евич) и Семке — вариант, где начальная буква смягчилась под влиянием русского произношения. Все они указывают на одно исходное имя, но разошлись в написании из-за разной региональной адаптации.