Фамилия Тоньшина — женская форма фамилии Тоньшин, а та, в свою очередь, образована от прозвища или имени предка. В основе лежит, скорее всего, слово «тоня» или «тонь». В русских говорах «тоня» — это не только рыболовный участок на реке (место, где неводом ловят рыбу), но и сам процесс ловли, а также улов. Однако есть и другая, менее очевидная версия: в некоторых диалектах «тоня» означала «тонкий», «худой» человек (от общеславянского «тънъкъ» — тонкий). То есть прозвище Тоня или Тоньша могли дать либо рыбаку, либо очень худому, жилистому мужчине.

Модель образования фамилии — патронимическая на -ин. В древнерусской традиции суффикс -ин присоединяли к основам на -а/-я: Тоньша → сын Тоньши → Тоньшин. Выходит, что родоначальника звали Тоньша. Это уменьшительно-ласкательная форма от имени или прозвища Тоня (как, например, Саня от Саша). Само имя Тоня могло быть и самостоятельным прозвищем, и сокращением от канонического имени Антон (через форму Тоня). В таком случае фамилия Тоньшин оказывается в родстве с более распространёнными Антонов, Антонин, Тонин.

Географически фамилия Тоньшина встречается нечасто, но её можно проследить в центральных и северных областях России, особенно в тех местах, где было развито рыболовство или где в ходу были диалектные слова «тоня» и «тоньша». В писцовых книгах XVI–XVII веков можно встретить крестьян с прозвищем Тоня, но именно фамилия Тоньшин фиксируется в основном с XIX века, когда фамилии стали обязательными для всех сословий.

Интересная деталь: в некоторых регионах «тоньша» могло быть не прозвищем, а профессиональным термином — так называли помощника рыбака на тоне. Таким образом, предок мог быть не владельцем тони, а простым работником на ней. Эта версия не противоречит словообразованию, но объясняет, почему у фамилии нет «дворянского» звучания: она из крестьянской или рыбацкой среды.