Фамилия Дымочкина образована от имени или прозвища Дымочка. В её основе, скорее всего, лежит белорусская народная форма церковного имени Димитрий (Дмитрий), которое пришло из греческого языка и означает «принадлежащий Деметре» — богине плодородия и земледелия. Такое переосмысление имени в быту — обычное дело: Дмитрий в народе превращался в Митю, Митроху, а в белорусской и западнорусской традиции — в Дымочку. Поэтому предок носителей фамилии, скорее всего, носил это имя и был уважаемым человеком в своей общине.

Женская форма Дымочкина указывает на то, что фамилия принадлежит женщине, но по происхождению она отсылает к мужской линии: Дымочкин — «чей?» — сын или потомок человека по имени Дымочка. Суффикс -ин — один из самых распространённых в русских фамилиях, он указывает на принадлежность к роду. Модель образования проста и прозрачна: от личного имени через притяжательное прилагательное к фамилии.

Интересно, что у фамилии есть и другая, менее вероятная версия происхождения: от прозвища Дымочка, связанного с дымом или печным делом. Такое прозвище могли дать человеку, который работал у печи, дымил или жил в курной избе. Однако в ономастике приоритет обычно отдают антропонимическому источнику — имени, а не бытовому прозвищу, если для последнего нет прямых документальных подтверждений. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) форма Дымочка последовательно связывается с именем Дмитрий, и это делает первую версию более обоснованной.

Фамилия Дымочкина — редкая. Она не встречается массово ни в одном регионе, что говорит о её локальном происхождении, скорее всего, в западнорусских или белорусских землях, где были распространены уменьшительные формы на -ка. Сегодня её носители могут жить в разных частях России и Беларуси, но корни фамилии — в крестьянской или мещанской среде, где имя Дымочка бытовало как обиходное.