Фамилия Дорошина в своей основе имеет мужское имя Дороша — повседневную, разговорную форму канонического имени Дорофей. С греческого Дорофей переводится как «дар божий». Такие сокращённые имена (Дороша, Тимоша, Миша) давали начало множеству русских фамилий с суффиксом -ин, который указывает на принадлежность: «чей?» — Дорошин, то есть сын, потомок Дороши. К XIX веку имя Дорофей почти вышло из обихода, поэтому прямая связь фамилии с церковным именем стёрлась. В народе её стали ошибочно сближать со словами «дорога» и «дорожка» — по чисто звуковому сходству.

Есть и другая, менее распространённая версия происхождения. Согласно ей, в основе лежит не имя, а прозвище Дороша. Оно могло возникнуть от украинского слова «дорош» — так называли казака, который бил в тулумбас (большой барабан), созывая войско в «круг» на военный совет в Запорожской Сечи или в походе. В таком случае прозвище относится к «профессиональным» именованиям, указывающим на род занятий человека. Эта версия объясняет бытование фамилии в южнорусских и украинских регионах, где память о казачьих обычаях была сильнее.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: суффикс -ин присоединялся к основам на -а/-я. Фамилия Дорошина — женская форма; мужской вариант — Дорошин. Встречаются и однокоренные фамилии: Дорошев, Дорошенко, Дорошкевич — все они образованы от тех же корней, но с разными суффиксами, характерными для разных славянских традиций.