Фамилия Чамжайкин — редкая и неочевидная по происхождению. Её основа, скорее всего, восходит к тюркскому или монгольскому корню, что неудивительно для фамилий, бытующих в южных и восточных регионах России, в Поволжье или Сибири. В центре разбора — слово «чамжай», которое может быть вариантом прозвища или имени.

Самая правдоподобная версия связывает фамилию с тюркским «чам» (сосна, хвоя) или «чамга» (вид птицы, например, баклан или нырок). Суффикс -ай в основе (Чамжай) характерен для тюркских имён и прозвищ, часто он придаёт ласкательный или уменьшительный оттенок. Таким образом, Чамжай — это либо «сосёнка», либо «птичка-нырок», а Чамжайкин — «сын Чамжая», то есть потомок человека с таким прозвищем. Русский суффикс -ин указывает на принадлежность: чей? — Чамжайкин.

Есть и другая, менее вероятная, но возможная версия: связь с калмыцким или монгольским словом «чамж» (тиски, зажим, а также переносно — упрямый, цепкий человек). Тогда Чамжай — это «упрямец» или «крепкий хват». В этом случае фамилия образована по той же модели: к основе добавили -ай, а затем русский фамильный суффикс.

Фамилия не встречается в старых боярских списках или дворянских родословных. Её носители, скорее всего, выходцы из крестьян или казаков, живших в зоне контакта с тюркскими народами. Географически Чамжайкины могли появиться в Оренбуржье, на Алтае, в Башкирии или в Астраханской области. Однокоренных фамилий практически нет, что подтверждает её редкость и узколокальное происхождение.