Фамилия Осоватов — редкий пример, где топонимическое происхождение почти очевидно, но при этом не привязано к крупному городу или реке. Основа — «Осоват» или «Осовата», что с большой вероятностью отсылает к названию села или урочища. В русской ономастике это характерно для фамилий, которые закрепились за переселенцами: человека, покинувшего деревню Осоватово или Осоват, называли по месту прежнего жительства, и через поколение это прозвище стало фамилией.

Разберём суффикс. Окончание «-ов» указывает на притяжательную модель: «чей?» — Осоватов, то есть «сын или потомок человека по прозвищу Осоват». Но в отличие от фамилий типа Иванов или Петров, где основа — личное имя, здесь основа — географическое название. Это сближает Осоватова с фамилиями вроде Тамбовцев или Ростовцев, хотя в данном случае привязка более локальная.

Сам корень «осов-» мог возникнуть от диалектного слова «осоватый» — так в некоторых говорах называли человека с оспинами на лице, рябого. Однако эта версия слабее: если бы прозвище давали по внешности, логичнее было бы ожидать форму Осоватов от прозвища Осоватый, но тогда фамилия писалась бы через «-ый», а не через «-ов». Кроме того, в русской традиции прозвища на «-оватый» редко становились основой для фамилий на «-ов» — обычно они переходили в фамилии без изменений (например, Косоватый, Горбатый).

Географическая привязка — самое правдоподобное объяснение. В Воронежской и Ростовской областях есть населённые пункты с корнем «Осов-»: хутор Осовой, село Осовое. В украинской и белорусской топонимике встречаются названия Осов, Осовец, Осовка — все они восходят к слову «осока» или «ось» (в значении «возвышенность, гряда»). Фамилия Осоватов могла возникнуть именно в южнорусских или украинских землях, где такие топонимы распространены, а затем вместе с носителями переместиться в другие регионы.

Единичность фамилии в современных базах (встречается редко, в основном на юге России) подтверждает её локальное происхождение. Это не фамилия дворянского рода и не крестьянская массовая фамилия от имени — скорее всего, её носили потомки однодворцев или казаков, переселившихся из конкретного села.