Фамилия Болотин образована по самой распространённой в русской ономастике модели: от прозвища с помощью суффикса -ин, который указывал на принадлежность («чей сын?» — Болотина сын, то есть потомок Болотника). В основе лежит прозвище Болотник. Тут есть две версии, и первая лежит на поверхности: так называли человека, жившего на болоте или возле болотистой местности. Но вторая версия интереснее и, скорее всего, точнее. Болотником в народных поверьях называли водяного — духа, который обитал в болотах. Давая ребёнку имя Болотник, родители действовали по логике оберега: считалось, что злые силы не тронут того, кто уже назван их именем. Таким образом, фамилия Болотин могла возникнуть не из-за места жительства, а как охранительное имя, призванное уберечь ребёнка от нечистой силы.

Словообразовательный суффикс -ин типичен для фамилий, образованных от основ на -а, -я. В данном случае основа — Болот(ник), при усечении суффикса -ник и добавлении -ин получилась компактная форма Болотин. Встречаются и однокоренные фамилии — Болотников, Болотский, Болотнин, — но Болотин короче и, вероятно, старше по происхождению, поскольку в нём не сохранился промежуточный суффикс.

География фамилии широкая, но особенно часто Болотины встречаются в северных и центральных областях России — в Архангельской, Вологодской, Костромской, а также в Сибири, куда фамилия попала с переселенцами. В документах XVII века упоминаются крестьяне и посадские люди с этой фамилией, что говорит о её давнем бытовании в непривилегированных сословиях. Дворянских родов Болотиных в истории не зафиксировано — фамилия оставалась крестьянской и мещанской.

Б. Унбегаун в своей работе «Русские фамилии» относит Болотина к группе фамилий, образованных от названий местности, но не исключает и прозвищного происхождения, связанного с народной демонологией. В любом случае, корень «болот» отсылает к той же стихии — сырой, тёмной, опасной, что и придаёт фамилии отчётливый севернорусский колорит.