Фамилия Мардамшина — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не профессия, а вполне конкретный географический объект. Скорее всего, она образована от названия реки Мардамша, протекающей в Оренбургской области. Этот гидроним, в свою очередь, восходит к тюркскому слову «мардам» — «человек» или «люди» (ср. с татарским «мәрдам»), а суффикс «-ша» мог придавать уменьшительное или ласкательное значение. Получается, что река Мардамша — это что-то вроде «человечка» или «людской речушки», а фамилия Мардамшина буквально означает «с реки Мардамши».

Модель образования фамилии типична для русской ономастики: суффикс «-ин» указывает на принадлежность. В данном случае — к местности, то есть Мардамшины — это люди, которые жили на берегу этой реки или происходили из тех краёв. Фамилия с таким корнем могла возникнуть и в среде крещёных татар, и у русских переселенцев, осваивавших юго-восточные земли Российской империи. В Оренбуржье до сих пор встречаются населённые пункты с похожими названиями, например, село Мардамшино.

Интересно, что фамилия Мардамшина не получила широкого распространения. Она осталась узко локальной, привязанной к конкретному водному объекту. Это отличает её от массовых фамилий вроде Иванов или Кузнецов: носитель такой фамилии с высокой вероятностью может отследить свои корни до небольшого региона на границе Европы и Азии. Других версий происхождения — от личного имени или прозвища — у этой фамилии нет, так как тюркское «мардам» как имя собственное в русском быту не фиксируется.