Фамилия Тимчина — редкий случай, когда суффикс и основа вступают в противоречие. С одной стороны, окончание -а, характерное для украинских и белорусских фамилий (Тимченко, Тимчук), с другой — суффикс -ин, типично русский, указывающий на принадлежность («чей?»). Но в данном виде фамилия явно образована не по стандартной русской модели. Скорее всего, перед нами украинская или южнорусская фамилия, застывшая в форме родительного падежа: «Тимчина» — сын или потомок Тимохи. То есть первоначально это было отчество, отвечавшее на вопрос «чей?»: «Тимчина (дочь, жена, человек)».

Основа фамилии — краткая форма имени Тимофей. В народной речи имя Тимофей сокращали до Тимоха, а его, в свою очередь, до Тимча. Уменьшительно-ласкательный суффикс -ч- (как в Ваня — Ванча, Петя — Петча) встречается в юго-западных говорах и в украинском языке. Таким образом, Тимча — это «маленький Тимоха», а Тимчина — «человек из рода того самого Тимчи». Фамилия фиксирует не имя отца, а прозвище или домашнее имя самого предка, что типично для поздних фамилий крестьян.

Географически фамилия тяготеет к Черниговской, Полтавской и соседним областям Украины, а также к югу России (Курская, Воронежская области). В этих регионах суффикс -ин у фамилий на -а встречается как результат русской адаптации украинских фамилий или как местная диалектная особенность. Встречается вариант написания через «ы» — Тимчины, что для фамилий на -ин в русском языке нормально, но исходная форма именно «Тимчина».

Сословно фамилия почти наверняка крестьянская или казачья. В реестрах запорожского казачества и в метрических книгах Слобожанщины XVII–XVIII веков можно встретить имена Тимко, Тимча, от которых и пошла фамилия. Знатных родов с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её происхождение из простонародной среды.

В отличие от массовых Тимофеевых или Тимохиных, фамилия Тимчина сохранила архаичную словообразовательную модель и региональный говор. Она — живое свидетельство того, как в одной фамилии могли скреститься украинская основа и русский суффикс, а имя Тимофей превратиться сначала в ласковое Тимча, а потом в родовое прозвание.