Фамилия Томсина — женская форма фамилии Томсин, которая образована от мужского имени или прозвища Томса. В основе лежит разговорная форма Томса, производная от крестильного имени Фома (в западной традиции — Томас). Имя Фома, пришедшее из древнееврейского через греческий, означает «близнец». В русской народной среде его адаптировали как Фома, а уменьшительные формы вроде Тома, Томка, Томша дали начало целому гнезду фамилий: Томин, Томов, Томшин, Томсинов. Томса — вариант с характерным для северных и сибирских говоров окончанием -са, которое вносит пренебрежительно-ласкательный оттенок.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Томсин — «сын Томсы», «из рода Томсы». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от основ на -а или -я. Поскольку фамилия Томсина — женская, она склоняется по правилам притяжательных прилагательных: нет Томсиной, дать Томсиной.

География фамилии довольно узкая. По данным открытых источников, Томсины встречаются преимущественно в центральных и северных регионах России, а также в Поволжье. Встречаемость невысокая, что говорит о локальном происхождении — возможно, от одного рода или нескольких неродственных семей, получивших прозвище независимо друг от друга. Сословная принадлежность предков неопределённа: фамилия могла возникнуть как в крестьянской среде, так и среди мещан или духовенства, но явных следов дворянского происхождения нет.

Стоит отличать Томсину от похожей, но более редкой фамилии Томзина — та, скорее всего, связана с тюркскими корнями или искажённым написанием. В целом, Томсина — прозрачная по происхождению фамилия, указывающая на то, что предок носителя носил имя или прозвище Томса, а значит, был в быту «своим», человеком из простонародья, где уменьшительные формы имён были нормой.