Фамилия Гелемурзин — редкий случай в русском ономастиконе, где сталкиваются тюркская основа и русский суффикс принадлежности. Её ядро — имя или прозвище Гелемурза, которое образовано слиянием двух компонентов: «геле» (в тюркских языках — «приходи», «явись») и «мурза» (князь, знатный человек, господин). Таким образом, исходное имя можно перевести как «явись, господин» или «приди, князь». Это не бытовое прозвище, а скорее имя-пожелание, распространённое в среде татарской и башкирской знати: родители желали сыну почёта и высокого положения.

Фамилия образована по продуктивной модели на -ин, которая в русском языке указывает на принадлежность: «чей?» — Гелемурзин, то есть сын или потомок Гелемурзы. Встречается она преимущественно в регионах с компактным проживанием татар и башкир — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. В метрических книгах XIX века фамилия фиксируется у крещёных татар (кряшенов), что объясняет её русифицированное окончание при сохранении тюркской основы.

Спорных версий здесь немного. Иногда пытаются связать первую часть «геле» с арабским «гали» (дорогой, высокий), но это натяжка: в татарском «кил» (приди) даёт форму «геле» в повелительном наклонении с оттенком просьбы. Более правдоподобно, что Гелемурза — это вариант имени Гилеммурза (от «гилем» — знание, наука), но тогда фамилия звучала бы как Гилемурзин или Гилеммурзин. Фонетическое «г» вместо «к» в начале слова — обычное для татарского языка смягчение, поэтому исходный корень именно «кил/гел».

Род занятий предков-носителей этой фамилии определить сложно: мурзы в татарском обществе составляли служилое сословие, но к XIX веку многие из них перешли в купечество, крестьянство или духовенство. Судя по географии и наличию фамилии у кряшенов, предки Гелемурзиных могли быть либо служилыми татарами, перешедшими в православие, либо крестьянами, получившими фамилию по имени отца при переписях.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Мурзин, Мурзаев, Мурзакаев) показывает, что Гелемурзин стоит особняком: в ней сохранилась полная двухчастная форма имени, а не сокращённая. Это делает фамилию ценной для историков языка — она донесла до нас архаичную модель тюркского имянаречения, где повелительное наклонение сочеталось с титулом.