Фамилия Нафтолин — один из тех случаев, когда за привычно звучащим русским окончанием стоит не славянское, а книжное или искусственное происхождение. Основа здесь — слово «нафтол» (или «нафталин»). Нафтол — это органическое соединение, производное нафталина, которое в XIX — начале XX века активно использовалось в химической промышленности, медицине и при производстве красителей. Фамилию могли дать в семинарской среде: будущих священников нередко наделяли фамилиями от названий минералов, растений, химических веществ или библейских понятий. «Нафтолин» — это типичная «искусственная» семинарская фамилия, образованная по модели «вещество + суффикс -ин», как, например, Бензолов, Стеаринов, Глицеринов.

Однако есть и вторая, более прозаичная версия. В некоторых регионах Российской империи, особенно на юге и в местах компактного проживания еврейского населения, фамилии могли образовываться от названий профессий или товаров. «Нафтолин» мог быть прозвищем торговца нафталином или аптекаря, который готовил мази и средства от моли. Нафталин в быту был ходовым товаром, и продавец мог получить уличное прозвище Нафтол, которое затем оформилось в фамилию. Эта версия правдоподобна для местечек черты оседлости, где фамилии часто давались по роду занятий.

С точки зрения словообразования фамилия проста: корень «нафтол-» и патронимический суффикс «-ин», указывающий на принадлежность (буквально «сын того, кто связан с нафтолом»). Суффикс типичен для русского и украинского ономастикона, но сама основа явно заимствована из европейских языков (нем. Naphthol, фр. naphtol). Это делает фамилию относительно поздней — она не могла возникнуть раньше середины XIX века, когда химическая номенклатура вошла в широкий обиход.

Фамилия редкая и не имеет массового распространения. Встречается в основном у потомков духовенства (семинаристов) или у семей, чьи предки занимались аптекарским или химическим делом. Географически чаще всего фиксируется в центральных губерниях России и на Украине. Известных исторических деятелей с этой фамилией нет, что только подтверждает её «кабинетное» или ремесленное происхождение — она осталась в рамках локальной семейной истории, не став громкой.