Фамилия Плотина — редкий случай, когда основа совпадает с нарицательным словом, но прямое значение («плотина как гидротехническое сооружение») тут, скорее всего, ни при чём. В русских фамилиях редко закреплялись названия построек в чистом виде — обычно их давали по месту жительства, но в форме прилагательного (Запрудный, Плотинский). «Плотина» же стоит в именительном падеже, что указывает на прозвищное происхождение.

Скорее всего, перед нами прозвище Плотина, которое дали человеку с плотным, коренастым телосложением или упрямым, «непробиваемым» характером. В говорах слово «плотина» могло означать не только запруду, но и нечто сплошное, массивное, а также — затор, преграду. Прозвища по внешним чертам (Кривой, Горбатый, Толстой) были очень распространены, и Плотина встаёт в этот ряд.

Морфологически фамилия оформлена как «чистая» основа без суффикса. В русской ономастике такой тип (Корова, Сорока, Плотина) чаще всего встречается на Украине и в южнорусских областях, где фамилии нередко фиксировались в форме именительного падежа без добавления -ов/-ев. В северных и центральных регионах от того же корня образовали бы Плотинина или Плотинцева.

Интересная деталь: фамилия Плотина созвучна с греческим именем Платон (в русском просторечии — Плотон). В некоторых случаях могла произойти народная переделка: Платонов упростили до Плотина, особенно если носитель был из крестьян и фамилию записывали на слух. Но это лишь второстепенная версия; основная — прозвищная.

В словарях фамилия нечастотная. Встречается в Тверской, Псковской и Смоленской областях, а также среди старообрядцев — что косвенно подтверждает её древнее, допетровское происхождение, когда фамилии ещё не были закреплены и передавались по прозвищу.