Фамилия Кривороткина — женская форма от Кривороткин. В основе лежит прозвище Криворотка, которое напрямую указывает на внешнюю особенность человека: искривлённый рот. Это так называемое «кривое» именование, где корень «крив-» говорит об отклонении от нормы. Причина могла быть врождённой или следствием травмы лица.

Модель образования фамилии типична для русских фамилий: к основе прозвища Криворот- добавили суффикс -к- (уменьшительный или пренебрежительный оттенок), а затем патронимический суффикс -ин. Получилась форма Кривороткин, то есть «сын Криворотки». В быту прозвище могли сокращать или смягчать — отсюда и суффикс, который делает фамилию не такой грубой, как, например, Криворотов.

Интересно, что фамилия Кривороткина встречается реже, чем однокоренные Криворотов или Криворот. Это говорит о том, что прозвище Криворотка было менее распространённым, вероятно, локальным — бытовало в отдельных деревнях или слободах, где его давали не просто за кривой рот, а за характерную ухмылку или манеру говорить. Ономасты (например, Б. Унбегаун) относят такие двусоставные прозвища к числу древнейших, но не всегда указывающих на реальный физический недостаток: иногда «кривой» могло означать «нечестный» или «обидчивый». Однако в случае с Кривороткиным первична именно внешность — слишком конкретная деталь.

С точки зрения географии, фамилия тяготеет к южнорусским и центральным областям, где была активна модель прозвищ с суффиксом -ка. Со временем Кривороткины могли быть крестьянами или посадскими людьми — в дворянских родословных такая фамилия не встречается.