Фамилия Малемина — один из тех случаев, когда за основу взято не ремесло или внешность взрослого человека, а домашнее, ласкательное прозвище, которое родители дали ребёнку. Исходное слово — Малема. В русской народной традиции так могли называть малыша, младшего в семье или просто любимого ребёнка, используя уменьшительно-ласкательный суффикс «-ем-» (сравните: малёк, малец). Прозвище закреплялось за человеком, а затем перешло к его детям и внукам уже в форме фамилии на «-ин».

Суффикс «-ин» в русских фамилиях указывает на принадлежность: «чей?» — «Малемин», то есть сын или потомок Малемы. Такая модель типична для фамилий, образованных от прозвищ и имён, оканчивающихся на -а, -я (как Фомин, Ильин, Кузьмин). Географически фамилия редкая, её очаги, скорее всего, находятся в северных и центральных областях России, где особенно любили подобные «домашние» прозвищные формы.

В отличие от фамилий, образованных от полных имён (Иванов, Петров), Малемина несёт в себе оттенок личного, семейного обращения. Она не говорит о профессии или сословии предка, а хранит память о том, как его называли близкие. В ономастике такой тип относят к «матронимическим» или «прозвищным» фамилиям — не от отца, а от бытового имени, которое могло закрепиться за человеком в детстве.