Фамилия Брунеткин образована от прозвища или нецерковного имени Брунетка. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Брунеткин — сын Брунетки. Основа фамилии — слово «брюнет» (человек с чёрными волосами), записанное в старом просторечном произношении: через «у», а не «ю». В русских говорах и письменных источниках XVIII–XIX веков форма «брунет» встречалась наравне с «брюнет» (как «брульянт» вместо «бриллиант»), и это закрепилось в фамилии.

Уменьшительно-ласкательный суффикс -к(а) в основе (Брунетка) говорит о том, что прозвище могли дать молодому человеку или ребёнку — темноволосому, чернявому. В крестьянской среде такие прозвища были обычны: внешность бросалась в глаза и часто становилась родовым именем. Фамилия редкая, встречается в основном в центральных и южных областях России.

По модели образования Брунеткин стоит в одном ряду с фамилиями Чернавкин, Белянкин, Рыжкин — все они образованы от прозвищ, описывающих цвет волос или кожи. Но если Белянкин и Рыжкин встречаются часто, то Брунеткин почти не упоминается в справочниках. Это объясняется тем, что слово «брюнет» вошло в русский язык поздно, из французского (brunet), и в народной среде прижилось слабее, чем исконные «чернявый», «смуглый».

Версия о происхождении от итальянской фамилии Brunetti или французской Brunet маловероятна: суффикс -ин — типично русский, а основа адаптирована к местному произношению. Скорее всего, фамилия возникла в среде однодворцев или мелких помещиков, где были распространены «говорящие» прозвища на иностранный лад.