Фамилия Агагин — редкий случай, когда корень почти наверняка указывает на происхождение из крещёного татарского или тюркского имени, а не из славянского прозвища. Основа здесь — Агага. Это вариант мужского имени Агаг, которое встречается у народов Поволжья, в частности у татар и мишарей. В свою очередь, Агаг восходит к арабскому имени Хакак («истинный», «справедливый») или к тюркскому «ага» — «старший», «господин». Судя по огласовке (Агаг, а не Хакак), тюркское влияние здесь первично: имя прошло через бытовое произношение, где гортанный звук ослаб.

Модель образования проста и типична для XVI–XVII веков: русский суффикс принадлежности -ин присоединили к основе Агага. Так из имени отца возникла фамилия сына — «чей?» — Агагин. Формально это отчество, застывшее в фамилии. Встречается она в основном в регионах с плотным татарским и чувашским населением: в Нижегородской области, Татарстане, отчасти в Пензенской и Ульяновской. В дореволюционных метрических книгах Агагины записаны как крестьяне и мещане, причём часто — православные, что подтверждает процесс христианизации тюркских народов в Среднем Поволжье.

Стоит отличать Агагина от фамилии Агаев. В Агаеве корень «ага» («господин») прозрачнее, а суффикс -ев указывает на иной регион (Кавказ, Азербайджан). Агагин же — сугубо поволжская фамилия, и её форма с -ин говорит о том, что носители давно перешли на русский язык и церковную традицию записи.

Встречается написание Агагин с двойным «г» в старых документах — Агаггин, но это скорее описка писаря, чем осмысленный вариант. В целом фамилия не частая, но устойчивая: её носители живут в тех же сёлах и городах, что и триста лет назад.