Фамилия Брайнина — женская форма от Брайнин, а та, в свою очередь, образована от прозвища или нецерковного имени Брайна. Основа здесь — немецкое прилагательное braun, то есть «коричневый». В русском языке это слово закрепилось как прозвище, указывавшее на цвет волос или кожи: каштановые волосы, смуглый или смугловатый оттенок кожи. Такие прозвища давали по самому заметному внешнему признаку, и Брайна — один из таких случаев.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Брайнин буквально значит «сын или потомок Брайны». Это типичная русская патронимическая модель, которая в XIX веке закрепилась как фамилия. Женская форма Брайнина — естественное грамматическое окончание для женских фамилий на -ин.

Фамилия встречается в среде еврейского населения бывшей Российской империи, особенно на территориях, где немецкий язык и культура имели влияние — например, в Прибалтике, на Волыни, в Подолии. У евреев фамилии нередко образовывались от немецких основ, причём не только от цветообозначений, но и от более причудливых: Вейценбаум («пшеничное дерево»), Зауэрштром («кислый поток»), Левенфиш («рыба-лев»), Цигенбаум («козье дерево») или Квечман («высказываться неохотно»). На этом фоне Брайна — прозвище простое и прозрачное, без метафор и иронии.

В русском контексте фамилия Брайнина — редкая. Она не входит в массовые списки крестьянских или дворянских родов, а её носители, по всей видимости, — потомки тех, кто получил фамилию при переходе к паспортной системе в XIX веке, когда прозвище стало наследственным.