Фамилия Гатаулин образована от мусульманского мужского имени Гатаулла, которое в переводе с арабского означает «дар Аллаха». Это имя — одно из многих в исламской традиции, где компонент «улла» (Аллах) соединяется с понятием дара, милости или благословения. Такой тип имен распространен у народов, исповедующих ислам, особенно у татар, башкир и других тюркских групп.

Словообразовательная модель фамилии проста и типична для русского бытования: к основе «Гатаулл» добавляется суффикс -ин, указывающий на принадлежность. В русской традиции фамилии на -ин чаще всего образовывались от имен или прозвищ, оканчивающихся на -а, -я. Здесь же мы видим адаптацию арабского имени: окончание «а» отсеклось, и к корню прирос русский патронимический суффикс. Таким образом, Гатаулин буквально значит «сын Гатауллы» или «потомок Гатауллы».

Интересно, что в тюркской среде фамилия могла сохранять и другие варианты написания — например, Гатауллин, с удвоенной «л» и суффиксом -ин, что точнее передает арабскую графику. Однако в русской записи закрепился более краткий вариант. Это частое явление: при переносе в русские документы (метрики, переписи) окончания имен и фамилий подгонялись под привычные для чиновников формы.

По географии фамилия Гатаулин встречается преимущественно в Поволжье и на Урале — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. Это неудивительно: именно здесь исторически жили татары и башкиры, у которых имя Гатаулла было популярно. Встречается фамилия и среди казахских родов, но реже.

Сословно носители фамилии относились к разным группам. Среди Гатаулиных были и крестьяне, и купцы, и духовные лица. Например, в дореволюционных записях по Уфимской губернии встречаются имамы и муллы с этой фамилией — имя «дар Аллаха» часто давали детям в религиозных семьях.

Корень «гата» в арабском языке означает «дар, подарок», но в составе имени он неразрывно связан с божественным. В ономастических справочниках имя Гатаулла иногда сравнивают с более известным Атаулла (тоже «дар Аллаха»), но разница в начальном звуке: «гайн» и «айн» — разные буквы арабского алфавита, что даёт разное произношение. Поэтому Гатаулин и Атаулин — не варианты одной фамилии, а самостоятельные роды.

В XX веке, в советское время, фамилия не утратилась, хотя её носители нередко сталкивались с искажениями в документах. Сегодня Гатаулины живут не только в традиционных регионах, но и в Москве, Санкт-Петербурге, Сибири — следствие миграций. Однако основной массив по-прежнему сосредоточен на территории исторического расселения татар и башкир.