Фамилия Земина — женская форма, а мужская, Зёмин, образована по одной из самых распространённых в русском языке моделей: от основы на согласный или ё (в безударном положении — е) с помощью суффикса -ин. Это указывает на принадлежность предку, которого в быту называли Зёма. Вопрос в том, что скрывается за этим прозвищем или именем.

Самый прямой путь — диалектное слово «зёма» или «зема». В южнорусских и украинских говорах так называли земляка, человека из одной местности. Прозвище Зёма мог получить пришлый крестьянин, которого односельчане выделяли по происхождению: «наш зёма». Это объяснение простое и правдоподобное, особенно для фамилий, распространённых в чернозёмных областях и на юге России. Менее вероятна, но возможна связь с краткой формой крестильного имени Зиновий — Зиня, Зёма. В старину имена нередко сокращали до одного-двух слогов, и Зёма могло быть ласкательным вариантом, который потом закрепился за потомками.

Обратим внимание на суффикс. Модель на -ин характерна для фамилий, образованных от прозвищ или имён, оканчивающихся на -а/-я. В отличие, скажем, от фамилий на -ов (от основ на согласный), здесь чувствуется более тесная, почти семейная связь: «чей ты?» — «Зёмин», то есть сын или внук того самого Зёмы. Встречается и вариант написания через «ё» — Зёмина, что точнее передаёт произношение в корне, но на письме часто теряется.

Географически фамилия не привязана к одной местности, но заметно чаще встречается в Тверской, Ярославской и соседних областях. В дореволюционных документах попадаются Зёмины среди крестьян и мещан — сословия, где прозвища по землячеству или бытовым признакам были особенно живучи. Таким образом, предок носителя фамилии Земина, скорее всего, был человеком, которого в деревне выделяли по происхождению: пришлый, но свой, земляк.