Фамилия Лытонин — один из тех случаев, когда за привычным русским окончанием -ин может скрываться не славянский, а финно-угорский корень. Самый вероятный источник — прозвище Лытонь или Лытоня, которое выводят из эрзянского слова «лытамс», то есть «бродить». Так могли назвать человека, охочего до перемены мест, либо того, кто не имел своего угла и скитался по свету. Эта версия выглядит правдоподобной ещё и потому, что в мордовской среде такие прозвища по характеру или образу жизни были обычным делом.

Менее убедительна гипотеза, связывающая основу с эрзянским «литонь» — «литовцы». По ней, прозвище мог получить этнический литовец или человек, долго живший среди них. Но здесь мешает фонетика: эрзянское «и» плохо объясняет русское «ы» в корне.

Славянская версия тоже имеет право на существование. Глагол «лытать» в словаре Даля означает «уклоняться от дела, шататься, скитаться, бегать без дела». Прозвище Лытоня могли дать человеку, склонному к праздному времяпрепровождению или просто непоседе. Есть и более тонкий вариант: в старопольском бытовало имя Лыта, от которого образовали уменьшительное Лытоня. Родители, надеясь на трудолюбие сына, могли дать ему такое имя «от противного» — распространённый приём в дохристианской антропонимии.

Наконец, Лытоня могло стать фонетическим вариантом имени Лутоня — производной формы от крестильного Лукьян (латинское «потомок Луки», а само Лука — «светоносный»). В живой речи «у» нередко переходило в «ы» под влиянием аканья или местных говоров.

Фамилия Лытонин встречается преимущественно в Оренбургской и Ленинградской областях, а также в Казахстане. В архивах Западно-Казахстанской области упоминается Василий Ефимович Лытонин, родившийся в 1884 году в селе Сахарный Лбищенского района. Эта география не противоречит ни эрзянской версии (мордва компактно жила в Поволжье, откуда шло переселение в Оренбуржье), ни славянской (северо-западные говоры). Какая из гипотез верна для конкретной семьи — без генеалогического исследования не решить, но эрзянская выглядит наиболее органичной по языковым законам.