Фамилия Китаина — редкий случай, когда суффикс -ин не указывает на принадлежность отцу, а стоит в составе более сложной модели. В большинстве русских фамилий -ин образует притяжательное прилагательное от основ на -а, -я (Петр — Петин, Кузьма — Кузьмин). Здесь же основа явно не мужское имя: Китай. Если бы фамилия означала «сын человека по прозвищу Китай», мы бы ожидали форму Китаев или, реже, Китайкин. Китаина — это, скорее всего, женская форма от фамилии Китаин, либо, что правдоподобнее, застывшая форма родительного или именительного падежа, которая не менялась при передаче по наследству.

Самая вероятная версия происхождения — от прозвища Китай. В русских говорах словом «китай» называли не только страну, но и плетеную корзину, куль, а также вид плотной ткани (китайка). Прозвище могли дать торговцу, который возил китайку или торговал корзинами. Есть и другая ветвь: в северных и сибирских диалектах «китай» означало «китаец», но прозвище могло относиться к человеку с узким разрезом глаз или к тому, кто долго жил среди китайцев.

Модель фамилии с окончанием -ина встречается в основном в северных и центральных областях России, а также в Сибири, куда переселенцы приносили свои прозвища. В отличие от стандартной фамилии Китаев, которая встречается чаще и образована по продуктивной модели, Китаина сохранила архаичную форму. Сравните с фамилиями Мордвина, Грузина, Татарина — они тоже образованы от названий народов, но удерживают окончание -а в основе.

В дореволюционных источниках фамилия Китаина могла быть записана как Китаиной — через букву «о» в окончании, что характерно для женских фамилий в родительном падеже. Со временем форма закрепилась в мужском варианте, и сегодня носители фамилии могут быть как мужчинами, так и женщинами, но написание осталось единым.

Географически фамилия редкая: по данным открытых телефонных справочников, Китаины встречаются в Вологодской, Архангельской областях и в Пермском крае. Это косвенно подтверждает северное происхождение и связь с промыслами — торговлей или плетением.