Фамилия Граматкина — женская форма фамилии Граматкин, а та, в свою очередь, образована от прозвища или нецерковного имени Грам(м)атка. В отличие от большинства русских фамилий, которые производят от крестильных имён, названий профессий или внешних черт, здесь основа уходит в сферу грамотности и письменности.

Слово «грам(м)атка» в старину могло означать уменьшительное от «грамота» — то есть «грамотка», «письмецо», «записка». В русских говорах так называли не только сам документ, но и человека, умеющего читать и писать, особенно в тех местах, где грамотность была редкостью. Прозвище Граматка могли дать либо писарю, либо дьячку, либо просто смышлёному крестьянину, который выучился читать Псалтирь. Возможен и другой вариант: в некоторых диалектах «граматка» — это азбука, букварь. В таком случае носитель прозвища мог быть учителем, обучающим детей.

Суффикс -к- в основе типичен для прозвищ, образованных от существительных женского рода (ср. Головка, Козявка), а фамильный суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — сын Граматки, то есть потомок человека по прозвищу Граматка. Форма Граматкина, соответственно, означает «жена или дочь Граматкина». Встречается и вариант с двойной «м» — Грамматка, но в написании фамилии чаще фиксируется одна буква «м», что отражает простонародное произношение.

Фамилия редкая, географически привязана к центральным и северным губерниям России, где в XIX веке была распространена грамотность среди старообрядцев и сельских дьячков. Поскольку основа связана с интеллектуальным занятием, можно предположить, что предки носителей фамилии относились к полупривилегированным слоям: церковнослужителям, приказным или отставным солдатам, умевшим читать. Дворянского происхождения у Граматкиных, скорее всего, нет — фамилия крестьянская или мещанская, что подтверждается простой словообразовательной моделью без приставок и суффикса -ский.