Фамилия Мамегин — редкий пример, где суффикс -ин скрывает не отчество, а прозвище, связанное с диалектным словом. Основа здесь не имя Мамай (как могло бы показаться на первый взгляд), а глагол «мамегать» или «мамыкать», который в рязанских, тамбовских и владимирских говорах означал «мямлить», «говорить невнятно», «тянуть слова». Соответственно, Мамега — это прозвище медлительного, неразборчивого в речи человека.

По словообразовательной модели фамилия типична для восточнославянского ареала: к основе на -а добавили притяжательный суффикс -ин, означающий «чей?» — «сын Мамеги». Такая модель характерна для северных и центральных регионов России, где -ин вытеснил -ов в прозвищах и именах на -а/-я.

Версия о происхождении от тюркского имени Мамай (распространённого у татар и башкир) менее вероятна: в этом случае фамилия писалась бы как Мамаев или Мамагин, а суффикс -ин при тюркских основах встречается реже. Кроме того, в исторических документах фамилия Мамегин фиксируется именно в русских уездах — например, в переписях XVII века встречаются крестьяне с таким прозвищем в Шацком и Касимовском уездах.

Носители фамилии — потомки незнатных людей: крестьян, посадских, однодворцев. Дворянских родов Мамегиных не зафиксировано, что подтверждает «бытовое» происхождение прозвища. В современной России фамилия встречается редко, с концентрацией в Тамбовской и Липецкой областях — там, где слово «мамега» ещё помнят старожилы.