Фамилия Болотвин образована от прозвища Болотва. В основе лежит слово «болото» — топкое место со стоячей водой или вязкая, грязная дорога. Чаще всего такое прозвище давали человеку, жившему в низине, у болота. Но есть и другие варианты: в некоторых русских говорах болотом называли луговое сено, а также охотника за болотной дичью. Так что предок Болотвиных мог быть не только жителем сырой местности, но и косцом, торговцем сеном или охотником.

Модель образования фамилии не самая частая. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Болотвин, то есть сын или потомок Болотвы. Само прозвище Болотва — экспрессивная форма с суффиксом -в-, которая встречается реже, чем более привычные Болото или Болотник. Такая словообразовательная цепочка (Болото → Болотва → Болотвин) говорит о том, что прозвище было устойчивым и передавалось в речи как личное именование, прежде чем закрепиться в фамилии.

В исторических документах встречаются однокоренные прозвища и фамилии. В середине XV века известен Иван Филиппович Болото Тургенев; в 1531 году в Переяславле упоминается крестьянин Губа Болотов; в XVI веке фиксируется дворянская фамилия Болотовых. Прозвище Болотва, вероятно, бытовало в тех же кругах — среди крестьян и служилых людей, но в письменных источниках попадается реже, что делает фамилию Болотвин более редкой по сравнению с массовыми Болотовыми.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Болотвин стоит особняком. Болотов — типичная патронимическая фамилия на -ов от прозвища Болот, а Болотников — указание на род занятий (болотник — житель болота или охотник). Болотвин же образован от уменьшительно-личной формы, что сближает её с фамилиями, возникшими из внутрисемейных или уличных прозвищ. Это могло означать, что предок был младшим в роду или получил прозвище в узком кругу, а не по месту жительства или профессии.