Фамилия Шемшин образована по древнейшей восточнославянской модели — с помощью притяжательного суффикса -ин, который указывает на принадлежность человеку по имени или прозвищу. В основе фамилии лежит личное именование Шемша. Разбирать её стоит через это прозвище, а не через географические названия — они для Шемшиных вторичны.

Что означало слово «Шемша»? Тут есть два основных пути, и оба ведут в тюркские языки, что типично для русских фамилий южных и восточных регионов. Первая версия: диалектное тюркское «шемша» — «свеча», «светильник». Прозвище могли дать человеку с очень светлыми волосами или бледной кожей — «светлый, как свеча». Вторая версия: «шемша» как форма имени Шамшаддин или Шамс (от арабского «шамс» — солнце). В тюркской среде имя сократили до Шемша, а русские соседи переделали в фамилию. Обе версии сходятся на одном: прозвище было связано со светом, солнцем или яркой внешностью.

Важная деталь, которая отличает Шемшиных от похожих фамилий (Шемшук, Шемшур, Шамшин) — суффикс -ин. Он характерен для северных и центральных областей России, тогда как -ук или -ур чаще встречаются на Украине и в Белоруссии. Значит, носитель фамилии Шемшин с большой вероятностью происходил из среды, где тюркское прозвище прижилось в русском говоре, а не в украинском. Это могла быть Рязанская, Тамбовская, Нижегородская губернии — регионы активного смешения славянского и тюркского населения.

В документах XVI–XVII веков фамилия не фигурирует среди знатных родов, что говорит о её простонародном происхождении. Шемшины — скорее всего, потомки крестьян, однодворцев или служилых людей «по прибору» (стрельцов, казаков), которые получили прозвище от соседей и закрепили его как родовое имя. Сословная принадлежность не прослеживается чётко, но модель образования типична именно для непривилегированных слоёв.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Шемшин стоит особняком: у него нет варианта с суффиксом -ов (Шемшов), что встречается редко. Это дополнительный аргумент в пользу того, что прозвище Шемша воспринималось как личное имя, а не как уличное прозвание отца. В крестьянской среде детей часто называли по отцу: «чей ты? — Шемшин сын». Так фамилия и закрепилась без промежуточных переделок.