Фамилия Тельмина — женская форма, в основе которой лежит мужская фамилия Тельмин. Её происхождение напрямую связано с прозвищем или именем Тельма, а суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — «Тельмина», то есть дочь или жена человека по прозвищу Тельма.

Самое очевидное объяснение — связь с диалектным словом «тельма». В русских говорах так называли медлительного, вялого человека, а также того, кто делает всё неспешно, словно через силу. В некоторых регионах «тельмой» могли назвать и простофилю, ротозея. Прозвище Тельма давали по характеру или поведению, и оно закрепилось за родом. Вариант с именем Тельма (уменьшительное от Фателия или Матвея) менее вероятен, так как такие формы редки и не получили широкого распространения в фамилиях.

Встречается также версия, что корень связан с тюркским «тель» — язык, речь. В этом случае Тельмой могли прозвать говорливого, болтливого человека, но для русской ономастики такая гипотеза остаётся спорной: географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России, где тюркское влияние слабее.

Фамилия Тельмин (и Тельмина) не относится к числу распространённых. Встречается в документах XVII–XVIII веков в Вологодской и Архангельской губерниях, что косвенно подтверждает севернорусское происхождение — именно там бытовало слово «тельма» в значении «неповоротливый». Среди носителей фамилии не зафиксировано известных исторических личностей, но по модели образования и суффиксу её носители, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми, а не дворянами.

Таким образом, фамилия Тельмина восходит к прозвищу, описывающему характер или манеру поведения предка, и сохраняет в себе живую черту народной речи, ныне почти утраченную.