Фамилия Долматкин образована от крестильного имени Далмат через его народную, разговорную форму — Долматка. Исходное имя Далмат происходит от латинского Dalmata — «житель Далмации», исторической области на побережье Адриатики (территория современных Хорватии и Черногории). На Руси это имя попало вместе с христианскими святцами, где особенно почитался преподобный Далмат — участник III Вселенского Собора в Эфесе (431 год), впоследствии ставший архимандритом основанной им Далматской обители.

В русской обиходной речи имя Далмат подверглось фонетическому изменению: безударное «а» в первом слоге перешло в «о» (явление аканья, закреплённое на письме), а суффикс -ка придал форме уменьшительно-обиходный оттенок. Так появилось имя Долматка — от него с помощью стандартного патронимического суффикса -ин и образовали фамилию Долматкин. Буквально она означает «сын Долматки» или «потомок Долматки».

Фамилия эта редкая, но не уникальная. У неё есть «родственники» с тем же корнем: Долматов, Долматовский, Далматов. Разница в суффиксах указывает на разную модель образования: -ов и -ин типичны для центральной России, а -ский чаще встречается у фамилий духовного сословия или дворянских. Долматкин же — типично крестьянская или мещанская фамилия, в основе которой лежит не полное церковное имя, а его домашняя форма.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным губерниям России: по переписям XIX — начала XX века носители фамилии встречались в Вологодской, Вятской, Костромской и Пермской губерниях. В этих краях имя Далмат не было редкостью из-за местного почитания святого Далмата Исетского (основателя Далматовского монастыря на Урале), что могло дополнительно поддерживать бытование имени в народе.