Фамилия Логотина образована от прозвища, которое в основе своей имеет слово «лога» или «лог». В русских говорах «лога» — это низкое, сырое место, овраг, лощина, иногда — широкий овраг с пологими склонами, поросший кустарником. Человек, живший у такого оврага или на болотистой низине, мог получить прозвище Лог, Лога, а его потомки — фамилию Логотин. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей сын?» — Логотин, то есть сын Логоты.

Менее вероятная, но возможная версия связывает основу с глаголом «логотить» — в некоторых диалектах так говорили о неуклюжей, медлительной походке, о человеке, который «логает», то есть тяжело ступает, месит грязь. В этом случае прозвище Логота могло закрепиться за неповоротливым или грузным человеком. Однако первая версия — по месту жительства — встречается в русской ономастике чаще: фамилии, образованные от названий форм рельефа (Овражкин, Дольников, Логов), типичны для сельской местности.

Фамилия редкая, её география не широка. Встречается в центральных и южных областях России, где слово «лога» было в ходу, а также в Поволжье. В документах XVII–XVIII веков могли фиксировать как Логотиных, так и Логиных — эти фамилии иногда путали, но корни у них разные: Логин происходит от канонического имени Лонгин (через народную форму Логин), а Логотин — чисто прозвищная фамилия.

С точки зрения словообразования фамилия стоит в ряду таких же «географических»: Буераков, Ярутин, Оврагов. Суффикс -ин здесь работает стандартно: от основы на -а (Логот-а) образуется притяжательное прилагательное. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Лого́тина, хотя в разных регионах могли произносить и с ударением на первый.

Социальный состав носителей фамилии не выделялся — это были крестьяне и однодворцы, реже мещане. В дворянских родословных книгах фамилия не зафиксирована.