Фамилия Онсин — редкая, и её разбор требует внимания к деталям, которые в более частых фамилиях обычно не замечают. Самое необычное здесь — суффикс. Подавляющее большинство русских фамилий на -ин образовано от основ, оканчивающихся на -а или -я (Петров — Петрухин, Кузьма — Кузьмин). Онсин же стоит в ряду фамилий, где суффикс -ин присоединяется прямо к основе, оканчивающейся на согласный. Такая модель встречается реже, но она закономерна: это указывает на то, что основа — полная, не усечённая форма имени или прозвища.

Скорее всего, в основе лежит личное имя Онса. Это может быть разговорная форма от канонического имени Онисим (из греческого «полезный»). В русских говорах имя Онисим давало множество производных: Ониска, Онсик, а форма Онса — естественное стяжение, когда «си» выпало, а конечная основа закрепилась. Если так, то фамилия Онсин означает «потомок Онсы», то есть сын или внук человека, которого в обиходе звали Онсой.

Вторая версия, менее вероятная, но возможная в северных и сибирских говорах: связь с диалектным словом «онса» или «онся». В некоторых местностях так могли звать человека с особенностями речи (например, окающего), либо это прозвище по поведению. Однако прямых словарных фиксаций такого прозвища в общерусских источниках нет, поэтому версия с именем Онисим выглядит надёжнее.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку Европейской России. В переписях и метрических книгах XIX века Онсины встречаются в Вологодской и Архангельской губерниях — как раз в зоне, где оканье и стяжённые формы имён были нормой. Крестьянское происхождение здесь наиболее вероятно: фамилия не дворянская, не купеческая, а типичная для сельского населения, где прозвище или уличное имя легко переходило в наследственное.

В отличие от фамилий на -ов, которые часто образовывались от отчеств с суффиксом -ов (Иван — Иванов), фамилии на -ин в крестьянской среде могли фиксировать именно прозвищную или внутрисемейную форму. Поэтому Онсин — это не «сын Онсима», а буквально «Онсин род», где родоначальника звали Онсой. Такая деталь отличает фамилию от более формальных образований и подчёркивает её бытовые, народные корни.