Фамилия Балмина — редкий случай, когда основа не бросается в глаза и не даёт готового ответа. В отличие от понятных «кузнецов» или «поповых», здесь мы имеем дело с именем или прозвищем, которое почти вышло из употребления. Наиболее вероятная версия: в основе лежит просторечная форма крестильного имени Варфоломей. В народе это длинное и неудобное имя сокращали до Балма (с переходом «л» в «л», как в «балмошь»), а от него уже образовали фамилию Балмин. Женская форма Балмина закрепилась за женой или дочерью Балмина.

Словообразовательная модель здесь стандартная: суффикс -ин указывает на принадлежность («чей?»). Земледельческая или ремесленная среда — обычный контекст для таких фамилий: Варфоломей был апостолом, но в крестьянском быту его имя не давало социальных привилегий. Носитель фамилии Балмин, скорее всего, был обычным крестьянином или посадским человеком, а его прозвище Балма не несло негативного оттенка — просто сокращение, как Петя от Пётр.

Менее вероятна, но возможна связь с диалектным словом «балма» — «болванка, чурбан» (в некоторых говорах). В этом случае прозвище могли дать человеку плотного телосложения или нерасторопному. Однако эта версия слабее: фамилии от имён встречаются гораздо чаще, чем от прозвищ по предметам, а «балма» как имя зафиксировано в старых документах (например, в актах XVI века встречается Балма — человек по имени Варфоломей).

Географически фамилия Балмина привязана к северным и центральным областям России — Вологодчине, Костромской и Ярославской губерниям. Именно там имя Варфоломей было популярно, а его сокращённые формы дали жизнь целому гнезду фамилий: Балмин, Балмасов, Балмашов. В отличие от них, Балмина сохранила более архаичную форму без дополнительных суффиксов.

Современные носители фамилии — это, скорее всего, потомки тех самых крестьян или мещан, которые в XVIII–XIX веках получили фамилию по отцу. Никаких дворянских корней или громких исторических личностей за ней не числится, что делает её типичным образцом русской народной ономастики.