Фамилия Котомочкин — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти полностью сохранило свою внутреннюю форму. В отличие от массы фамилий, где корень со временем стёрся или затемнился, здесь исходное слово «котомка» (заплечный мешок, сумка нищего или странника) читается без усилий. Суффикс -к- в основе указывает на уменьшительную форму: не просто котома, а именно котомка, маленький мешок. Фамилия образована по стандартной русской модели: прозвище Котомочка → притяжательное прилагательное Котомочкин («чей?» — сын Котомочки).

Вероятнее всего, прозвище Котомочка дали не тому, кто просто носил котомку, а человеку, для которого она стала опознавательным знаком. В крестьянской среде это мог быть нищий, странник, богомолец или побирушка — те, кто ходил с сумой по миру. Но возможен и другой, менее очевидный вариант: прозвище могло закрепиться за мастером, который шил котомки, или за торговцем, торгующим вразнос с заплечным мешком вместо лавки. В словаре русских фамилий Б. Унбегауна подобные образования (типа Котомкин) отмечены как производные от названий предметов быта, но именно форма Котомочкин встречается крайне редко.

Интересно, что фамилия почти не имеет географического распространения за пределами центральных и северных областей России. В переписных книгах XVII–XVIII веков следов Котомочкиных почти нет — это говорит о том, что фамилия либо возникла поздно (в XIX веке, когда крестьянам массово давали фамилии по прозвищам), либо бытовала в очень узком локальном ареале. В любом случае, её носители — потомки людей, которых в деревне знали не по имени и отчеству, а по приметной детали: человек с котомкой за плечами.