Фамилия Дубатолов образована от прозвища Дубатол. В его основе лежит слово «дуб», которое в народной речи нередко использовалось для характеристики человека — обычно так называли упрямого или недалёкого, по мнению окружающих, человека. Прозвище было не столько оскорбительным, сколько бытовым, описывающим заметную черту характера: твёрдость, неподатливость или медлительность.

Словообразовательная модель здесь проста и типична для русских фамилий: к прозвищу Дубатол добавился суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — Дубатолов). Такой суффикс — самый распространённый в русской фамильной системе, он характерен для фамилий, возникших в центральных и северных регионах России.

Географически фамилия Дубатолов встречается нечасто, но имеет заметную привязку к южнорусским и поволжским говорам, где слово «дубатол» (или «дуботол») бытовало в значении «крепкий, здоровый, но тяжёлый на подъём человек». В некоторых диалектах «дубатолить» означало «делать что-то грубо, неуклюже» — это ещё один возможный источник прозвища.

Стоит отметить, что в основе фамилии лежит не имя, а именно прозвище. Это говорит о том, что предок Дубатоловых выделялся среди окружающих какой-то одной яркой чертой — физической или поведенческой. Со временем прозвище закрепилось за его потомками, утратив первоначальный оценочный смысл и став просто родовым именем.

Других версий происхождения, например от тюркских или финно-угорских корней, для этой фамилии нет — основа «дуб» надёжно славянская, а структура слова полностью укладывается в русскую ономастическую традицию.