Фамилия Тымчина — редкий случай, когда географический след в окончании почти наверняка перевешивает любые попытки вывести её из славянских корней. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Тымчин. Но основа «Тымч-» не встречается ни в древнерусских именах, ни в прозвищах, ни в названиях ремёсел. Здесь работает другая модель — топонимическая.

Скорее всего, фамилия образована от названия населённого пункта Тымчин, Тымча или Тымчино. Такие топонимы встречаются в западных регионах бывшей Российской империи, особенно на территории современной Украины и Беларуси. В основе могло лежать слово «тым» — диалектное обозначение тумана, мглы или болотистой низины (сравните с польским «ćma» — тьма, и украинским «тьма»). Тогда Тымча — «туманное место», а Тымчина — «выходец из Тымчи».

Менее вероятна, но допустима версия от прозвища Тымча. В южнорусских и украинских говорах «тим» или «тым» иногда означало упрямого, молчаливого человека. Однако такая основа без суффикса -к-/-ч- (как в фамилиях Тимков, Тимченко) встречается редко, и топонимическое объяснение выглядит убедительнее.

Фамилия не относится к числу дворянских или старых московских — её носители, скорее всего, крестьяне или казаки, получившие фамилию по месту жительства после отмены крепостного права или при переписях. Встречается она преимущественно в Черкасской, Киевской и Полтавской областях Украины, а также среди потомков переселенцев в Сибири и на Дальнем Востоке. В официальных документах XIX века почти не фиксируется, что подтверждает её позднее оформление.

Однокоренных фамилий мало: Тымченко (украинская модель), Тымчишин (с западноукраинским суффиксом -ишин) и совсем редкая Тымчук. Все они цепляются за ту же топографическую основу, но с разными патронимическими окончаниями. Фамилия Тымчина — не про «чей сын», а про «откуда родом», и в этом её отличие от большинства русских фамилий на -ин.