Фамилия Косоротовы образована от прозвища Косоротый, которое входило в обширную группу так называемых «кривых» фамилий. Сюда же относятся Кривошея, Косолапов, Косоруков, Косоногов — все они указывали на внешнюю особенность, манеру поведения или, чаще, на иронично подмеченный недостаток человека. В случае с Косоротовым прозвище, скорее всего, дали лгуну, пустомеле или тому, кто «криво рот разевает» — то есть говорит не то, что думает, или обманывает. В словаре С. Б. Веселовского «Ономастикон» можно найти множество подобных примеров, где прозвища фиксировали реальные или шутливо приписанные черты.

Сама модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов присоединялся к основе прилагательного (Косорот-ый), указывая на принадлежность — «сын Косоротого». Ударение в фамилии падает на третий слог: Косоро́товы.

Известный носитель фамилии — Дмитрий Петрович Косоротов (1856–1925), один из ведущих судебных медиков России начала XX века. С 1898 года он занимал кафедру судебной медицины и токсикологии в Императорской военно-медицинской академии и считался авторитетным экспертом в сложных криминалистических делах. Его научные работы и практика закрепили фамилию в истории русской медицины, хотя по происхождению она остаётся ярким примером бытового, ироничного прозвища, а не книжного или служебного имени.

Точное место и время возникновения фамилии установить сложно — процесс формирования русских фамилий растянулся на несколько столетий, и Косоротовы могли появиться независимо в разных регионах. Однако прозвищная основа и словообразовательная модель не оставляют сомнений: перед нами памятник народной наблюдательности, где через внешний или поведенческий изъян закрепилось целое родовое имя.