Фамилия Недотанова образована от прозвища, и её основа — глагол «достать» с отрицательной частицей «не». Самая прямая версия: Недотанов — тот, кто «не достал», то есть не дотянулся, не смог взять, не сумел получить желаемое. В старину так могли прозвать человека невысокого роста, которому было трудно дотянуться до полки или до стремени, либо того, кто постоянно оставался с пустыми руками — невезучего в промысле или торговле. В отличие от фамилий с «достать» в положительном смысле (Достаев, Досталов), здесь подчёркнут именно неудачный исход действия.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов присоединяется к основе, в данном случае к прилагательному или краткому причастию «недотанов» (тот, кто не достал). Женская форма Недотанова — по отцу: дочь или жена Недотанова. Фамилия редкая, в списках частотных русских фамилий не встречается, что указывает на её локальное происхождение — скорее всего, из одного-двух сёл или уездов.

В ономастическом словаре Б. Унбегауна таких фамилий с отрицанием «не» и глагольной основой описано немного, но сама модель рабочая: ср. Недотыкин (не дотыкаться), Недосекин (не досечь). Интересно, что фамилия Недотанов могла возникнуть и в среде однодворцев — особой категории служилых людей южных окраин, где прозвища часто давали по бытовым неудачам или приметам. Географически можно предположить южнорусские регионы (Тамбовская, Воронежская, Рязанская губернии), где такие «отрицательные» фамилии встречаются чаще.

Вторая, менее вероятная версия — от имени Дота (Дотана), сокращённой формы от Дорофей или Досифей, с приставкой «не» в значении «не-Дотанов» — то есть не сын Дотана, а чужой, подкидыш. Но для такого объяснения нет подтверждений в источниках, и первая версия — по действию — выглядит убедительнее.