Фамилия Шемёлкина — женская форма фамилии Шемёлкин, и её происхождение напрямую связано с мужским прозвищем или именем Шемёлка. В основе лежит корень «шемел-», который в русских говорах имеет два основных значения. Первое и самое вероятное — «шмель» (диалектное «шемель» или «шемел»). Второе значение — глагол «шемелить», то есть говорить невнятно, бормотать, или же делать что-то неспешно, копаться. Прозвище Шемёлка могли дать либо человеку с низким гудящим голосом, похожим на шмелиное жужжание, либо тому, кто говорил неразборчиво и в нос.

Суффикс -к- в основе — уменьшительно-ласкательный, так что Шемёлка — это, скорее всего, не прямое прозвище взрослого, а его домашняя форма, вроде Шмелёк. Фамилию образовали по типичной восточнославянской модели: к основе на -а добавили притяжательный суффикс -ин, который отвечает на вопрос «чей?». Шемёлкин буквально означает «сын Шемёлки» или «человек из семьи Шемёлки». Такая модель особенно характерна для северных и центральных областей России, где фамилии на -ин так же распространены, как и на -ов.

Интересно, что фамилия Шемёлкин встречается заметно реже, чем её «звуковой» аналог Шмелёв. Это говорит о том, что прозвище закрепилось именно в местном, диалектном произношении. В некоторых говорах, особенно в вятских и пермских, «шмеля» действительно называли «шемелем». Поэтому географически фамилия Шемёлкина может указывать на корни из северо-восточных регионов России — бывшей Вятской губернии или Пермского края.

Версия с глаголом «шемелить» менее распространена в ономастике, но её не стоит сбрасывать со счетов. Если прозвище дали медлительному или бормочущему человеку, то оно могло закрепиться точно так же, как и «шмелиное». Различить эти два корня по одной только фамилии невозможно — тут нужны дополнительные сведения о говоре конкретной семьи или записи в писцовых книгах. Но для большинства носителей фамилии Шемёлкин основой послужил именно шмель, а не характер.