Фамилия Лопатов образована от прозвища Лопата — по одному из значений этого слова. Чаще всего Лопатой называли человека с широкими ступнями или большими ладонями. Но возможна и другая версия: в некоторых говорах «лопатой» называли сплетника или болтуна, от глагола «лопотать». Третье значение — ремесленное: лопатниками в старину звали мастеров, делавших лопаты. Прямой связи с земледелием в этом прозвище могло и не быть: в русских деревнях лопата считалась не столько орудием пахаря, сколько инструментом пекаря (сажать хлеб в печь) или строителя (мешать раствор, отгребать землю).

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Лопатов — сын Лопаты. Это типичная русская модель фамилии, которая закрепилась в XV–XVII веках у крестьян и посадских людей. В дворянской среде фамилия почти не встречалась, что подтверждает её простонародное происхождение.

У фамилии есть редкая особенность: она не перешла в форму Лопатина, хотя исходное прозвище Лопата оканчивалось на -а. Обычно такие прозвища давали фамилии на -ин (ср. Борода — Бородин), но здесь сработала модель на -ов, как у слов мужского рода. Это говорит о том, что прозвище Лопата могли осмыслять как мужское имя-прозвище с нулевым окончанием (Лопат), а не как слово женского рода.

Географически фамилия разбросана по центральной России, но чаще встречается в Вологодской, Костромской и Кировской областях. В этих краях «лопатой» называли не только предмет, но и неуклюжего человека — отсюда возможна ироничная подоплёка прозвища.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Лопаткин, Лопатин, Лопатников — показывает, что Лопатов стоит особняком. Лопатин и Лопаткин образованы от уменьшительных форм (Лопата → Лопатка), а Лопатников прямо указывает на ремесло. Лопатов же сохранил исходную грубоватую форму прозвища без уменьшения, что может говорить о его древности.

В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» модель Лопатов упоминается как пример перехода прозвищ на -а в разряд фамилий на -ов, что нехарактерно для восточнославянской ономастики. То есть перед нами не рядовая фамилия, а языковой курьёз, застывший в документах XVI–XVII веков.