Фамилия Косьмина — одна из тех, что прямо указывает на имя предка. В её основе лежит каноническое имя Косма (в бытовом произношении — Кузьма). Потомок человека по имени Косма со временем получал фамилию Косьмина. Святым покровителем этого имени считается преподобный Косма Маиумский, византийский гимнограф VIII века, известный своими церковными песнопениями.

Модель образования здесь простая и типичная для русских фамилий: суффикс -ин присоединялся к основе, оканчивающейся на -а. Так из имени Косьма (церковная форма) или Кузьма (народная) появились фамилии Косьмин и Кузьмин. Форма Косьмина — это женский вариант или указание на принадлежность роду Косьминых, что было распространено в крестьянской и мещанской среде.

Интересная деталь: в старых документах фамилию могли записывать через букву «ѣ» — Косьмина. Встречаются и варианты с «о» под ударением: Косьмина́. В отличие от массовой фамилии Кузьмин, Косьмин и Косьмина встречаются реже, что может говорить о более узком ареале бытования — возможно, на севере или в среде старообрядцев, где предпочитали церковную форму имени.