Фамилия Барбатуновы происходит от личного прозвища Барбатун, которое имеет румынские корни. В основе лежит румынское слово bărbăt — «мужчина», «мужественный, храбрый». Скорее всего, прозвище указывало на характер человека: так могли назвать смелого или стойкого мужчину. Есть и другая версия: прозвище связывают с румынским barba («борода»), и тогда Барбатуном прозвали обладателя длинной и густой бороды.

На происхождение фамилии указывает суффикс -ун, который характерен для украинской модели образования прозвищ. Это значит, что фамилия пришла в Россию через украинские земли. Родоначальник Барбатуновых, вероятно, был румыном или жил на приграничной с Румынией территории, откуда прозвище и перекочевало в восточнославянскую среду.

Фамилия Барбатунов — одна из тех, что образованы по типичной для русских фамилий модели: к основе прозвища добавили суффикс -ов, означающий принадлежность («чей?» — Барбатунов сын). Так потомок человека по прозвищу Барбатун со временем получил фамилию в её современной форме. Точное место и время возникновения фамилии установить сложно: процесс формирования фамилий в разных регионах шёл неравномерно и растянулся на несколько столетий.