Фамилия Гнатышин — один из вариантов, произошедших от имени Игнатий. В основе лежит народная форма Гнатыша, которую в быту использовали вместо полного церковного имени. Само имя Игнатий восходит к латинскому слову «ignis» — огонь, то есть «огненный». На Руси имя попало вместе с христианством, и его покровителями считаются святые Игнатий Богоносец и Игнатий Константинопольский.

Модель образования здесь — суффикс -ин, который в русских фамилиях указывает на принадлежность: «чей?» — «Гнатышин», то есть сын, потомок Гнатыши. Это типичная патронимическая модель, характерная для центральной России и восточнославянских земель. Однако стоит обратить внимание на суффикс -ыш- в основе: Гнатыш, Гнатыша — это не просто сокращение, а ласкательно-уменьшительная форма, распространённая в украинской и южнорусской среде. Такие формы часто возникали в семьях, где имя Игнат было особенно употребительным.

Поэтому фамилия Гнатышин, скорее всего, имеет украинские или западнорусские корни, хотя сейчас встречается в разных регионах. Форма на -ин закрепилась под влиянием русской административной традиции, но основа выдаёт более южное происхождение. Сравните с однокоренными фамилиями: Гнатыш, Гнатенко, Гнатюк — все они идут от того же корня, но разные суффиксы указывают на разные регионы и способы именования.

О точном времени появления фамилии сказать сложно: массово такие фамилии закреплялись в XVII–XIX веках, но отдельные упоминания могли быть и раньше. Фамилия Гнатышин — не самая частотная, но в ней сохранилась живая народная форма имени, которая сегодня почти вышла из обихода.