Фамилия Котлабуга — редкий случай в русском ономастиконе, где географическое название перешло в фамилию без изменений, с сохранением тюркской основы. В отличие от типичных русских фамилий на -ов/-ев или -ин, эта фамилия представляет собой чистую топонимическую основу, не обработанную суффиксом принадлежности. Такой тип образования характерен для южных регионов России, Украины и казачьих областей, где фамилии часто фиксировали место рождения или проживания в исходной форме.

Корень фамилии — Котлабуг (Котлабух) — это название лимана в Одесской области Украины, в дельте Дуная. Гидроним имеет тюркское происхождение: «котла» (котёл, углубление) и «буга» (бык) или «бугаз» (горло, пролив). В буквальном переводе — «бычья котловина» или «пролив-котёл», что точно описывает форму этого водоёма. Таким образом, предок носителя фамилии, вероятно, происходил из села или хутора, расположенного у лимана Котлабуг, и получил прозвище по месту жительства.

Наиболее правдоподобная версия связывает фамилию с переселенцами из Бессарабии или с запорожскими и черноморскими казаками, осваивавшими Придунайские степи в XVIII–XIX веках. В документах Российской империи топоним Котлабуг фиксируется с конца XVIII века, когда эти земли вошли в состав России после русско-турецких войн. Фамилия могла закрепиться за крестьянами, отставными солдатами или мещанами, которых переписчики записывали по месту приписки.

Словообразовательно фамилия стоит особняком: в ней нет уменьшительных или патронимических суффиксов, характерных для славянских фамилий. Это указывает на относительно позднее оформление — скорее всего, в XIX веке, когда административная практика уже допускала запись фамилии в виде чистого топонима. Встречаются варианты написания Котлабух (с конечным -х вместо -г), что связано с особенностями произношения в украинских и молдавских говорах.

С точки зрения социальной истории, носители фамилии Котлабуга — это не потомки бояр или духовенства, а скорее выходцы из крестьянской или казачьей среды, чья фамилия буквально «привязана» к конкретному клочку земли на юге Украины.