Фамилия Думина (а также её мужская форма Думин) образована от прозвища или нецерковного имени Дума. В основе лежит древнерусское слово «дума» — мысль, размышление, совет. Скорее всего, такое прозвище получал человек рассудительный, мудрый, к чьему мнению прислушивались. В народной среде «думой» называли также совет старейшин или сход, так что прозвище могло закрепиться за участником таких собраний — толковым и авторитетным.

Есть и другая, менее распространённая версия: прозвище Дума могли дать исполнителю или сочинителю протяжных, задумчивых песен — «дум». В украинской и южнорусской традиции «думами» называли эпические речитативные произведения о казацкой старине. Если предок носителя фамилии слагал или пел такие думы, прозвище закреплялось за ним как основное именование.

Фамилия образована по простой и распространённой модели: к основе Дума добавился патронимический суффикс -ин, указывающий на принадлежность («сын Думы»). Со временем форма Думин закрепилась как фамильное имя, а Думина — её женский вариант. Встречается фамилия преимущественно в центральных и южных регионах России, а также на Украине, что косвенно подтверждает связь с южнорусской традицией «дум».