Фамилия Мамосин — один из тех случаев, где на первый взгляд ясная основа при ближайшем рассмотрении даёт развилку. Словообразовательная модель проста: суффикс -ин указывает на принадлежность («чей?»), значит, в основе лежит личное имя или прозвище Мамо́са. Но что скрывается за этим прозвищем?

Самая вероятная версия ведёт к крестильному имени Мамант (греч. Mammas — «сосущий грудь», в народной традиции — «материнский»). В русских говорах это имя часто редуцировалось до кратких форм: Мамон, Мамоха, Мамоша. От последней, с типичным для разговорной речи суффиксом -ос(а), и могло возникнуть прозвище Мамоса — так в быту называли человека по имени Мамонт или Мамант. Фамилия Мамосин, таким образом, буквально означает «сын (или потомок) Мамосы».

Вторая версия, хотя и менее распространённая, опирается на диалектную лексику. В некоторых южнорусских и украинских говорах «мамосить» означало «медлить, копаться, делать что-то вяло». Прозвище Мамоса могли дать нерасторопному, флегматичному человеку. Однако эта гипотеза слабее: глагол редкий, а фамилии от него почти не фиксируются в исторических документах, тогда как антропонимы от имени Мамонт встречаются повсеместно.

Географически фамилия Мамосин тяготеет к центральным и южным областям России, но нигде не образует плотных гнёзд. Это редкая фамилия, что косвенно подтверждает её происхождение от личного имени, а не от массового прозвища по ремеслу или внешности. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) прямая статья «Мамосин» отсутствует, но однокоренные Мамонов, Мамонтов, Мамошин разбираются именно через имя Мамонт/Мамант. Логично считать, что Мамосин стоит в том же ряду.

С социальной точки зрения носитель фамилии Мамосин, скорее всего, потомок крестьянина или посадского человека, получившего фамилию по деду или отцу с неканоническим именем Мамоса. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. В написании стоит обратить внимание на одну «с»: двойное написание («Мамо́ссин») было бы ошибкой, так как суффикс -ин присоединяется к основе, оканчивающейся на гласный, без удвоения согласного.