Фамилия Земко — это, скорее всего, уменьшительная форма имени Семён, которая прошла необычный путь преобразований. Исходное каноническое имя Симеон (в переводе с древнееврейского — «слышащий Бога») в народной речи превратилось в Семёна, затем в ласковое Сёма, а от него образовались формы с суффиксом -к-: Сёмко и Семко. Замена начального «С» на «З» дала вариант Земко. Такая мена глухого и звонкого согласного в начале имени — не редкость в украинской и южнорусской диалектной среде, где приставка «с-» перед «е» могла озвончаться. Поскольку имя Симеон часто встречалось в святцах (в истории православия известно двадцать святых покровителей этого имени), производные от него фамилии широко распространились у славян, исповедующих православие.

Существует и вторая, менее вероятная версия. Она возводит фамилию к древнему славянскому корню «зем-», который предположительно означал «семья» или «род». От этого корня в дохристианскую эпоху образовывали составные имена: Земибор, Земибуд, Земидар, Земислав, Земовит и другие. Однако прямых свидетельств, что имя Земко когда-либо существовало как полное, а не как сокращение от Семёна, нет. Поэтому версия с именем Симеон выглядит убедительнее: она опирается на живую словообразовательную цепочку, а не на реконструкцию редкого корня.

Модель фамилии типична для украинских и белорусских земель: суффикс -к- в основе указывает на ласкательную или обиходную форму имени, а окончание -о закрепилось как характерный признак фамилий именно украинского происхождения (сравните: Шевченко, Коваленко, Тимошенко). В русской традиции такие фамилии обычно не склоняются, если принадлежат мужчинам, и остаются неизменными у женщин.