Фамилия Аторвин — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти не оставило следов в письменных источниках. Её происхождение проще всего объяснить через словообразовательную модель: перед нами типичная русская фамилия на -ин, которую образуют от основ, оканчивающихся на -а или -я. Значит, корень — Аторв- или Аторва.

Самая вероятная версия — от прозвища Аторва. В русских говорах слово «аторва» могло означать «оторва», «сорванец», «озорник». Это прозвище давали человеку бойкому, непоседливому, склонному к выходкам. Чередование «а» и «о» в начале слова встречается в диалектах, где «аторва» и «оторва» звучали как варианты одного корня. Фамилия закрепилась в той форме, в которой её записал писарь или которая бытовала в конкретной местности.

Менее убедительна версия о связи с тюркским «атор» (конь, скакун) или «атыр» (ароматный). Для фамилии на -ин такое объяснение требует допущения, что прозвище Аторва возникло из иноязычного имени, но следов подобного заимствования в русской ономастике почти нет. Скорее всего, основа чисто славянская, диалектная.

Географически фамилия Аторвин встречается крайне редко, в основном в центральных и северных областях России, где были распространены говоры с аканьем. Это может указывать на корни в бывших Владимирской, Костромской или Вологодской губерниях. Носители фамилии, вероятно, происходят из крестьянской или мещанской среды — прозвища такого типа редко давали дворянам.

Если искать родственные фамилии, то ближе всего Аторвин стоит к Оторвин, Оторванов и просто Оторва. Все они образованы от одного корня, но разошлись в написании из-за диалектных особенностей. Собственной династии или известных исторических личностей с фамилией Аторвин не зафиксировано — это «фамилия одного корня», сохранившаяся в узком круге семей.