Фамилия Шмелина — женская форма фамилии Шмелин, а та, в свою очередь, образована от прозвища или нецерковного имени Шмель. В русской традиции прозвища, данные по названиям насекомых, встречаются нередко: вспомните фамилии Жуков, Мухин, Комаров, Осипов. Шмель — насекомое крупное, трудолюбивое, но и опасное своим жалом. Прозвище могли дать либо неторопливому, основательному человеку («трудится, как шмель»), либо, напротив, тому, кто был вспыльчив и «жалил» словом.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: суффикс -ин указывает на принадлежность. Первоначально Шмелин — это «сын Шмеля» или «человек из семьи Шмеля». Такая модель (прозвище + -ин) характерна для северных и центральных областей России и была массово распространена в XV–XVII веках, когда фамилии только закреплялись за крестьянскими и посадскими родами.

Интересно, что фамилия Шмелина может иметь и «пчеловодческий» подтекст. В некоторых говорах «шмель» — не только насекомое, но и пренебрежительное название нерадивого пасечника, который не следит за ульями. Однако эта версия менее распространена: скорее всего, в основе лежит прямое прозвище по сходству с насекомым, а не профессиональная характеристика.

Встречается фамилия Шмелина преимущественно в средней полосе России и Поволжье. Встречаются и однокоренные варианты: Шмелёв (с суффиксом -ев, указывающим на мягкую основу), Шмельков, Шмель. В дворянских родословных книгах эта фамилия не фиксируется — её носителями были в основном крестьяне и мещане.

Если говорить о редкой детали: в некоторых архивных записях XVII века встречается форма «Шмелинъ» с твёрдым знаком на конце — это указывает на мужской род и патронимический характер фамилии, что полностью соответствует общей картине.