Фамилия Натолин — редкий случай, когда за привычным звучанием может скрываться не один, а два совершенно разных корня. На первый взгляд она кажется «географической»: похожа на производные от итальянского города Неаполь (Napoli). Но в русской ономастике такая прямая связь маловероятна. Фамилия образована по стандартной модели с суффиксом -ин, который в России указывал на принадлежность: «чей?» — сын Натолы или Натоли.

Самая вероятная версия ведет к просторечной, диалектной форме имени Анатолий. В народе его нередко сокращали до Толя, а ласкательные варианты могли звучать как Натоля или Натолий. Отсюда и прозвище Натоля, а затем фамилия Натолин — потомок человека по имени Натоля. Это объясняет и окончание -ин, характерное для основ на -а/-я. Такое происхождение типично для русских фамилий, возникших в крестьянской или мещанской среде, где полное имя в документах заменяли обиходным прозвищем.

Есть и альтернативная, более редкая версия: связь с диалектным словом «натола» или «натолить». В некоторых говорах так называли точильный камень или брусок для заточки. Тогда Натолин — сын точильщика, мастера по заточке инструментов. Эта гипотеза подкрепляется тем, что прозвища по ремеслу в русских фамилиях встречаются сплошь и рядом (Кузнецов, Плотников, Токарев). Однако слово «натола» не было широко распространено, поэтому версия с именем Анатолий выглядит убедительнее.

Фамилия Натолин не относится к числу распространенных. Встречается преимущественно в центральных областях России и в Поволжье, что косвенно подтверждает её связь с общерусским именем, а не с узкорегиональным промыслом. В старых источниках — в ревизских сказках и метрических книгах XIX века — носители фамилии чаще всего числились крестьянами или мещанами. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Интересная деталь: написание с одной «л» (Натолин, а не Натоллин) указывает на то, что основа — «Натол-», а не «Натолл-». Если бы фамилия происходила от итальянского Napoli, скорее всего, в русском варианте появилась бы двойная «л» (как в фамилии Наполин или Натолин с ударением на второй слог). Ударение в фамилии обычно падает на второй слог — НатОлин, что тоже сближает её с именем АнатОлий.