Фамилия Шеламагина — женская форма фамилии Шеламагин, образованной по стандартной русской модели с суффиксом -ин. Этот суффикс указывает на принадлежность: Шеламагин буквально означает «сын Шеламаги» или «человек из рода Шеламаги». Основа фамилии — прозвище или неканоническое имя Шеламага.

Корень «шелам-» — тёмный и редкий. Самая вероятная версия связывает его с диалектным словом «шеламай» или «шеломок» — так в некоторых русских говорах называли неопрятного, растрёпанного человека, а также шалуна или проказника. В этом случае Шеламага — прозвище по поведению или внешности: лохматый, неряшливый, либо, наоборот, озорной и непоседливый. Второй вариант — от «шелом» (шлем, защитный головной убор), но слово «шеламага» в этом значении не фиксируется, поэтому связь с военным делом или защитой маловероятна.

Суффикс -ага в русских прозвищах (ср. бедняга, работяга, стиляга) придаёт слову оттенок просторечия и фамильярности. Такие прозвища давали в быту, часто с иронией или сочувствием. Значит, предок носительницы фамилии мог получить прозвище Шеламага за небрежный вид или за живой, шаловливый нрав.

Фамилия Шеламагин встречается в основном в центральных и северных областях России — в Вологодской, Костромской, Кировской областях. В этих краях диалектная лексика сохранила много слов, не попавших в литературный язык, так что местное происхождение фамилии наиболее вероятно. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — это крестьянская или мещанская фамилия, возникшая в среде простого народа. Встречается она нечасто, что делает её особенно ценной для генеалогического поиска: каждый носитель может проследить свою линию достаточно компактно.