Первый случай - у них есть общий дед по папиной линии, который родил сына, дал ему фамилию, сын родил ещё нескольких сыновей и дал им свою фамилию и так далее, по мужской линии от общего предка передавалась фамилия и, естественно, троюродные братья прерывали связь между собой, поэтому мы не знаем лично наших однофамильцев, хоть зачастую они нам и родственники.
Другой случай касается "популярных" фамилий - например, Иванов. Фамилии давались очень давно, и не всегда у людей была фантазия сыновей Ивана называть по их внешности (например, Прыщенос Серёжа), поэтому давали элементарную фамилию по имени отца - Иванов, Петров, Сидоров. А поскольку Иваны, Петры и Сидоры тогда "водились" в каждом селе - эта фамилия заочно стала общей для многих.