Фамилия Гамагин образована от прозвища Гамага, а оно, скорее всего, связано с глаголом «гамить» — говорить громко, шумно, кричать. Так могли прозвать обладателя зычного голоса. Впрочем, прозвище могло достаться и человеку вздорному, вспыльчивому, раздражительному — тому, кто постоянно кричал и ругался.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Гамагин буквально означает «сын Гамаги» или «потомок Гамаги». Это типичная модель русских фамилий, образованных от прозвищ или личных имён, оканчивающихся на -а.

Существует и альтернативная, менее вероятная версия — от двух тюркских слов: «гам» (печаль, тоска, забота) и «ага» (старший брат, дядя). В этом случае прозвище могло означать «заботливый старший брат», но такое толкование выглядит натянутым: тюркские элементы в русских прозвищах встречаются, но здесь нет прямых лингвистических подтверждений.

Фамилия редкая, в списках дворянских родов не значится — скорее всего, её носили крестьяне или мещане. Географически встречается в центральных и южных областях России, но массового распространения не получила.