Фамилия Граматина — женская форма фамилии Граматин, и её разбор стоит начать не с корня, а с суффикса. Суффикс -ин указывает на принадлежность: в русской традиции так образовывали фамилии от основ, оканчивающихся на -а или -я. То есть предок носителя фамилии был известен как Грамата — человек, которого в быту прозвали за связь с грамотой.

Само прозвище Грамата (или Грамота) восходит к слову «грамота» — умению читать и писать. В Древней Руси это было редкое и уважаемое качество. Прозвище могли дать грамотному крестьянину, дьячку, писарю или учителю. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые часто образовывались от полных имён или профессий (Попов, Кузнецов), модель на -ин здесь подчёркивает, что прозвище было личным, а не родовым: «сын (или дочь) Граматы». Встречается и вариант написания через «о» — Грамотин, но фамилия Граматина закрепилась с «а», что может отражать диалектное произношение (аканье) или старую орфографию, где «о» в безударном положении писали как «а».

С точки зрения географии, фамилия редкая и локальная. По данным переписей и архивов, её носители встречались в основном в центральных и северных губерниях России — там, где было больше грамотных крестьян и церковнослужителей. В XIX веке фамилия могла принадлежать как мещанам, так и крестьянам, но почти не встречалась среди дворянства — прозвище «Грамата» скорее указывало на человека из низшего сословия, который сумел получить начальное образование.

Споров о происхождении почти нет: корень очевидный. Иногда фамилию путают с греческой фамилией Грамматиков (от греч. «грамматик» — учитель), но Граматина — чисто русское образование, без греческого суффикса. Единственная альтернативная версия — связь с топонимом (например, село Грамата в некоторых областях), но она маловероятна, так как таких названий в доступных источниках не зафиксировано.