Фамилия Байрамшина — женская форма фамилии Байрамшин, а та, в свою очередь, образована от мужского имени Байрамша. В основе лежит тюркское слово «байрам» (праздник). Имя Байрамша — сложное: вторая часть «-ша» в тюркских языках восходит к персидскому «шах» (господин, царь). Получается «праздничный господин» или «владыка праздника». Так могли назвать мальчика, родившегося в день большого мусульманского праздника (Ураза-байрам или Курбан-байрам), чтобы подчеркнуть его особый статус или пожелать ему счастливой, торжественной жизни.

Фамилия Байрамшин — патронимическая, то есть указывает на отца. Модель образования типична для тюркских фамилий, вошедших в русский обиход: к основе Байрамша добавился русский суффикс принадлежности -ин (сравните: Габдулла — Габдуллин, Сабир — Сабиров). Женская форма Байрамшина образована по тому же правилу, что и все русские фамилии на -ин: Иванов — Иванова, Байрамшин — Байрамшина.

География фамилии указывает на регионы традиционного проживания татар и башкир — Татарстан, Башкортостан, Оренбургская, Челябинская области. Встречается она и среди казахов, где имя Байрамша тоже было в ходу, хотя и реже. В дореволюционной России носители этой фамилии в основном принадлежали к крестьянскому или мещанскому сословию, но само имя Байрамша могло встречаться и в среде мусульманского духовенства, поскольку праздничная тематика в имени считалась благословенной.

Стоит заметить, что фамилия Байрамшин (и Байрамшина) не имеет отношения к распространённой азербайджанской фамилии Байрамов. Последняя образована от простого имени Байрам без «княжеского» суффикса -ша. А вот фамилии Байрамгулов, Байрамуков — однокоренные, но с другими вторыми частями («гул» — раб Божий, «ук» — сын). Таким образом, Байрамшина — редкий случай, когда в фамилии сохранился уважительный титул, указывающий на высокое положение предка, пусть и в метафорическом, праздничном смысле.