Фамилия Дятлин — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в её основу, не вызывает споров. Корень здесь очевиден: «дятел». Однако способ, которым фамилию образовали, отличает её от большинства «птичьих» фамилий вроде Дятлов или Дятловский.

Обычно фамилии от названий птиц и зверей образовывали с помощью суффикса -ов (чей? — Дятлов) или -ин (чей? — Дятлин). Но если Дятлов — это «сын или потомок Дятла», то Дятлин может указывать на более конкретную родовую принадлежность: «из рода Дятлы», «из дома Дятла». Суффикс -ин в русской ономастике чаще присоединялся к основам на -а, -я, но здесь мы видим его при основе на твёрдый согласный, что для северных и центральных говоров было нормой. Такая модель встречается реже, чем -ов, и нередко говорит о более древнем, архаичном происхождении прозвища.

Прозвище Дятел на Руси давали не за любовь к стуку. Чаще всего так называли человека настойчивого, упрямого, «долбящего» одно и то же. В некоторых говорах дятлом называли болтливого или, наоборот, нелюдимого человека. Есть версия, что прозвище могло быть ироничным — для человека с длинным носом или резкими, отрывистыми движениями. В отличие от фамилии Дятлов, которая встречается повсеместно, Дятлин географически более привязан к северо-востоку России: Вологодская, Архангельская, Кировская области. В этих краях суффикс -ин в притяжательных фамилиях держался дольше.

В дореволюционных ревизских сказках Дятлины встречаются редко, и почти все они — крестьяне или дворовые люди. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Современные носители фамилии — это, скорее всего, потомки тех самых крестьян из северных губерний, чьё прозвище закрепилось официально при отмене крепостного права или при переписях XVIII века. Интересно, что в польской и украинской ономастике встречается похожая фамилия Дятлинский, но она образована от топонима и не имеет с русским Дятлиным ничего общего.