Фамилия Ермосина — женская форма фамилии Ермосин, и её происхождение напрямую связано с мужским именем или прозвищем Ермоса. В основе лежит каноническое крестильное имя Ермолай, которое в народной речи часто сокращали и переделывали. Ермоса — одна из таких обиходных форм, наряду с Ермошей, Ермой и Ермилой. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Ермосин, то есть сын или потомок Ермосы. Модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ или уменьшительных имён, оканчивающихся на -а/-я.

Само имя Ермолай имеет греческие корни и переводится как «вестник народа» (от «ермо» — вестник и «лаос» — народ). В святцах почитается несколько святых с этим именем, что обеспечило ему популярность в крестьянской среде. Соответственно, предок носительницы фамилии Ермосина мог быть человеком, которого в быту звали Ермосой, — либо ласково, либо по какому-то внешнему или поведенческому сходству с известным Ермолаем.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые часто образовывались от имён на твёрдый согласный, фамилии на -ин характерны для имён и прозвищ, оканчивающихся на -а, -я. Поэтому Ермосина стоит в одном ряду с такими фамилиями, как Ермошин, Ермилов или Ермаков, но выделяется более редкой промежуточной формой. Географически фамилия встречается рассеянно, без ярко выраженного гнезда, что говорит о её бытовом, а не сословном происхождении: её могли носить крестьяне и мещане из разных губерний, где было распространено имя Ермолай.

Словообразовательная цепочка здесь проста: Ермолай → Ермоса (народная форма) → Ермосин (сын Ермосы) → Ермосина (дочь или жена Ермосина). Поскольку фамилия женская, её носительница в современном понимании — потомок того самого Ермосы, чьё имя сохранилось в семейном прозвании. Спорных версий у этой фамилии нет: все лингвисты сходятся на происхождении от имени Ермолай через усечённую форму.