Фамилия Жемолохова — женская форма мужской фамилии Жемолохов. В русской традиции такие фамилии обычно указывают на принадлежность к роду: жена или дочь Жемолохова. Сама же основа фамилии — Жемолох — звучит не по-русски, и её происхождение, скорее всего, нерусское.

Наиболее вероятная версия — тюркское или кавказское происхождение. В тюркских языках есть корень «жем» (драгоценность, самоцвет), который встречается в именах и прозвищах. Вторая часть — «лох» — может быть искажением тюркского «оглы» (сын) или диалектного аффикса. Таким образом, Жемолох могло означать «сын драгоценности» или «драгоценный человек». Встречается также версия, что основа восходит к адыгскому (черкесскому) имени, где «жем» — вариант «джан» (душа), а «лох» — «лах» (бог). Но это предположение менее обосновано: сочетание «ж» и «л» в одном корне для адыгских языков нетипично.

Обращает на себя внимание редкий суффикс -ох- в основе. В русских фамилиях такой формант почти не встречается, что тоже подтверждает иноязычный корень. Скорее всего, предок носителя фамилии был выходцем с Северного Кавказа или из Поволжья, где сильно тюркское влияние. Фамилия могла оформиться уже на русской почве: нерусское прозвище Жемолох адаптировали под русскую модель с суффиксом -ов.

Географически фамилия редкая. В открытых данных встречаются единичные носители, в основном на юге России (Краснодарский край, Ростовская область) и в Москве. Это косвенно подтверждает версию о кавказских корнях. Сословно предки Жемолохова скорее всего были казаками или крестьянами — дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Однокоренных фамилий практически нет. Можно вспомнить разве что Жемайлов (от литовского «жемайт» — низовой) или Жемчужников, но связь с ними сомнительна: корни разные. Фамилия Жемолохова стоит особняком — это редкий случай, когда прозвище не обросло вариантами и сохранилось в почти неизменном виде.