Фамилия Щемилина — женская форма фамилии Щемилин. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Щемила. В древнерусском языке слово «щемило» означало «тот, кто щемит, сжимает, давит». Это мог быть человек с цепкой хваткой, скуповатый или, напротив, настойчивый и упорный. Однако у глагола «щемить» было и переносное значение — «докучать, теснить, притеснять». Так могли прозвать обидчика, задиру или просто неудобного соседа, от которого «щемит сердце».

Суффикс -ил- в прозвищах и именах типичен для русской народной традиции: ср. Губила, Косилка, Душила. Щемила — имя-характеристика по действию, распространённое в северных и центральных областях России. Фамилии на -ин образованы от основ на -а/-я, поэтому Щемилин — «сын Щемилы».

Встречается и более прозаичная версия: Щемила — прозвище ремесленника, работавшего с деревом или металлом. «Щемить» могли детали, зажимы, тиски — так мастер получал прозвание по инструменту или приёму работы. В этом случае фамилия указывает на профессию предка, а не на черту характера.

Фамилия редкая, но не единичная. Встречается в Тверской, Вологодской и Костромской областях. В писцовых книгах XVI–XVII веков попадаются крестьяне и посадские люди с именем Щемила. Сословное происхождение — скорее всего крестьянское или мещанское, без дворянских корней.

Однокоренные фамилии — Щемелёв, Щемеров, Щемелинский. Они образованы от той же основы, но с разными суффиксами и окончаниями, что говорит о разных диалектных вариантах одного прозвища.