Фамилия Недосеина встречается нечасто и почти всегда вызывает вопрос: почему «недо», что не доделали? Ответ кроется не в глаголе «сеять» (хотя народная этимология иногда подводит к нему), а в старом русском прозвище Недосей. Оно образовано от глагола «сечь» с приставкой недо- и суффиксом -ей. В древнерусском языке «недосек» или «недосей» — человек, который не до конца выполнил работу, недорубщик, либо тот, кто по нерадивости или слабости не довёл до конца какое-то дело, связанное с рубкой (леса, дров, камня). Прозвище давали не в укор, а скорее как бытовую характеристику — ленивому или неловкому работнику. Со временем это слово закрепилось как семейное имя, а суффикс -ин указал на принадлежность: Недосеин — «сын Недосея».

Фамилия имеет ярко выраженную севернорусскую окраску. Суффикс -ин в чистом виде (без наращения -ов) типичен для фамилий, образованных от прозвищ и имён на -а/-я. В говорах Архангельской, Вологодской, Вятской губерний формы на -ин встречаются особенно часто. По переписям XIX века Недосеины фиксируются именно в этих краях — в Шенкурском, Вельском, Сольвычегодском уездах. Встречается и вариант Недосеев, но он явно вторичен и возникает под влиянием более распространённой модели на -ов.

Любопытно, что в некоторых местных говорах слово «недосей» могло означать не только человека, но и предмет — недосеченный участок леса или недоконченный сруб. Тогда фамилия могла закрепиться за человеком, жившим на таком участке или владевшим им. Однако эта версия менее вероятна: прозвищные фамилии обычно происходят от личной характеристики, а не от топонима.

В современной России фамилия остаётся редкой, её носители живут в основном на севере европейской части страны и в Сибири, куда переселялись в XX веке. Других версий происхождения, кроме как от прозвища Недосей, ономастика не предлагает — корень прозрачен, а словообразовательная модель типична для XVI–XVII веков.