Фамилия Алемайкин — один из тех случаев, когда за привычным русским окончанием скрывается нерусская, скорее всего тюркская, основа. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Алемайкин буквально значит «сын Алемайки» или «человек из рода Алемайки». А вот само имя или прозвище Алемайка — это уменьшительная форма от тюркского имени Алемай или Алем.

В основе имени лежит арабское слово «алам» (знак, знамя, мир) или «алим» (знающий, учёный). В татарской и башкирской среде имя Алемай (Алмай, Алим) было распространено, а на русской почве оно обрастало типичными уменьшительными суффиксами: Алемайка — так могли звать человека в быту, а уже от этого «домашнего» варианта и пошла фамилия.

Вероятнее всего, предок носителя фамилии был крещёным татарином или башкиром, либо выходцем из тюркской среды, который перешёл в православие и получил фамилию по отцовскому имени. Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью — регионам, где веками происходило смешение славянского и тюркского населения. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении: возможно, от одного основателя рода в конкретной деревне.

Менее вероятная, но допустимая версия — связь с диалектным словом «алеман» (обманщик, плут). Но в этом случае фамилия звучала бы как Алеманов или Алемашин, а форма с -айка скорее указывает на имя, чем на прозвище. Поэтому основная и самая правдоподобная версия — тюркское имя Алемай, адаптированное русским суффиксом -ин.