Фамилия Багатдин — редкий случай, когда версия происхождения лежит на поверхности, но требует уточнения из-за особенностей русского письма. Основа фамилии — арабское имя Багаутдин (Baha' ad-Din), которое переводится как «краса веры» или «великолепие религии». В исламском мире это имя известно с XI века, его носили богословы и суфийские шейхи. Однако в русской записи имя могло трансформироваться: арабский звук, близкий к «г» и «х», на слух передавался по-разному, отсюда варианты Багаутдинов, Багаутдин, Бахаутдинов и, наконец, Багатдин.

Словообразовательная модель здесь необычна. Фамилия образована не через стандартный русский суффикс -ов/-ев или -ин, а путём усечения: из полного имени Багаутдин выпал слог «у», и получилась форма Багатдин. Такое усечение встречается в тюрко-татарской среде, где длинные арабские имена при бытовом произношении сокращали. Фамилия, таким образом, застыла в этой сокращённой форме без дополнительного суффикса — это так называемая «окаменевшая» форма имени, которая сама стала фамилией. В русской традиции подобное редкость: обычно фамилии от имён образуют с суффиксами, но у татар и башкир встречаются бессуффиксные варианты (например, Шакир, Салих).

Географически фамилия тяготеет к Волго-Уральскому региону: Татарстан, Башкортостан, а также к татарским общинам Оренбуржья и Челябинской области. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках конца XIX века фамилия Багатдин встречается среди крестьян и мещан Казанской и Уфимской губерний. Носителями были, скорее всего, татары-мусульмане, так как имя Багаутдин — традиционно мусульманское, а фамилия закрепилась после введения обязательных метрических записей, когда чиновники фиксировали имя отца как фамилию семьи.

Отдельно стоит сказать, что вариант с «г» (Багатдин) встречается реже, чем с «х» (Бахатдин), но именно он лучше сохраняет исходное арабское звучание. В некоторых говорах татарского языка межзубный «х» заменяется на «г», что и дало эту форму. Если искать однокоренные фамилии, то ближайшие — Багаутдинов, Багаутдин, Бахаутдинов. Все они восходят к одному корню, но различаются степенью русификации. Фамилия Багатдин — самая компактная и, возможно, самая поздняя по времени записи: она уже прошла стадию усечения, которую другие варианты не претерпели.