Фамилия Шамгин образована по одной из самых распространённых в русском языке моделей: с помощью суффикса принадлежности -ин. Этот суффикс присоединяли к основам, оканчивающимся на -а или -я, и означал он «чей?» — то есть сын, потомок или человек из семьи такого-то. В основе фамилии лежит прозвище или нецерковное имя Шамга.

Корень «шам-» в русских говорах имеет несколько значений, и все они могут быть источником прозвища. В северных и сибирских диалектах «шамга» — это ироничное название неряшливого, неопрятного человека, того, кто ходит в рваной одежде. В то же время в некоторых областях «шамгать» означало «шарить, искать ощупью» или «говорить невнятно, мямлить». Таким образом, прозвище Шамга могло закрепиться за человеком с определённой манерой речи или поведения. Менее вероятна, но возможна связь с тюркскими языками, где «шам» может означать «свеча» или «факел», но в русской среде такое прозвище было бы редким и, скорее всего, переосмысленным.

Фамилия Шамгин — относительно редкая. Её географическое распространение тяготеет к северным и центральным регионам России, что подтверждает диалектное происхождение основы. Встречается она в Вологодской, Архангельской областях, а также в Поволжье, куда переселенцы могли принести прозвище с собой. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые часто образовывались от полных крестильных имён, Шамгин с большей вероятностью восходит к уличному прозвищу, которое давали по внешнему признаку или привычке.

Стоит учесть и вариант происхождения от православного имени, хотя он менее убедителен. В святцах нет имени Шамга. Однако в народной традиции могли сокращать редкие имена, например, Шамга могло быть производной формой от имени Шамил (тюркского происхождения) или от редкого крестильного имени, но документальных подтверждений такой этимологии для фамилии Шамгин нет. Поэтому диалектная версия остаётся основной.

С социальной точки зрения, носители фамилии Шамгин в большинстве своём были крестьянами или посадскими людьми, так как прозвища, лёгшие в основу таких фамилий, редко встречались в дворянской среде. В документах XVII–XVIII веков можно найти упоминания крестьян и стрельцов с этой фамилией в северных уездах.