Фамилия Хаметшина — женская форма мужской фамилии Хаметшин, и её разбор сразу выводит на тюркские корни и мусульманскую традицию Поволжья. Основа здесь — имя Хаметша, которое представляет собой народную, «обрусевшую» форму арабского имени Хамид (или Ахмад), означающего «достойный похвалы», «восхваляющий Бога». В татарской и башкирской среде имя Хаметша было вполне обычным, а суффикс -ша (восходящий к персидскому шах — «господин», «царь») придавал имени ласкательный или уважительный оттенок. Так что Хаметша — это примерно «маленький Хамид» или «Хамид-господин».

Словообразовательная модель проста и типична для русских фамилий тюркского происхождения: к основе на -а добавляется типично русский притяжательный суффикс -ин, указывающий на принадлежность («чей?» — Хаметшин, то есть сын Хаметши). Такая схема массово работала в XVI–XIX веках, когда татары и башкиры получали фамилии по отцу. Интересно, что суффикс -ша в составе имени встречается не так часто, как более распространённые -улла (Габдулла) или -дин (Шарафутдин), поэтому фамилия Хаметшин заметно выделяется на фоне, скажем, Хамидуллиных или Ахметшиных.

Географически фамилия Хаметшина (и мужская Хаметшин) плотно привязана к Татарстану, Башкортостану, а также к татарским диаспорам в Оренбургской, Челябинской и Ульяновской областях. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках Казанской и Уфимской губерний эта фамилия встречается регулярно, что указывает на её давнюю укоренённость в среде служилых татар, торговцев и крестьян. Сословная принадлежность предков была разной: от ясачных (государственных) крестьян до купцов и мулл, но единой «дворянской» линии у Хаметшиных не сложилось — это фамилия преимущественно крестьянско-мещанского круга.

В написании возможна путаница: в старых документах фамилию могли записать как Хаметшин, Хамитшин или даже Ахметшин (из-за диалектных колебаний гласных в татарском языке). Но корень один, и значение остаётся тем же — «потомок Хаметши».