Фамилия Лотвинова образована от мужского варианта Лотвинов, а тот — от имени, прозвища или отчества Лотвин. В основе почти наверняка лежит слово «лодва» или «лотва» — так в псковских и новгородских говорах называли лодку, челнок. Человек, который строил лодки или перевозил на них грузы, мог получить прозвище Лотва, а его сын становился Лотвиновым. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Лотвинов, то есть сын или потомок Лотвина. Это типичная модель для северо-западных и центральных областей России, где фамилии на -ин не уступали по частоте фамилиям на -ов.

Менее вероятная, но не исключённая версия — связь с именем Лот, библейским персонажем. В народной переделке имя Лот могло дать форму Лотин, а от неё — Лотвин через вставку «в» для благозвучия. Однако такая гипотеза слаба: в ономастике случаи перехода «Лот» → «Лотвин» единичны и плохо подтверждены. Гораздо естественнее объяснение через диалектную лексику водного транспорта.

Особенность фамилии — её редкость и локальный характер. Лотвиновы встречаются преимущественно на северо-западе России: в Псковской, Новгородской, Тверской областях, а также среди старообрядцев, которые расселялись по этим землям. В современных телефонных справочниках и базах данных фамилия не входит в первую тысячу по частотности, что подтверждает её узкое географическое происхождение.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Лодкин, Лодочников, Лодейщиков — показывает, что все они восходят к одному кругу занятий: судостроение и речное дело. Лотвинов стоит в этом ряду особняком из-за специфического суффикса и редкой основы, но смысл тот же: предок носителя фамилии был связан с лодками, рекой, перевозкой.