Фамилия Ротозина — женская форма фамилии Ротозин, а та образована от прозвища Ротозей. В старину ротозеем называли не только зеваку или разиню, но и человека рассеянного, невнимательного, который смотрит по сторонам, раскрыв рот. Прозвище это было насмешливым, но не обязательно обидным — в деревенской среде такие уличные имена давали метко, по характерной черте поведения, и они легко закреплялись за родом.

Словообразовательная модель проста: основа «ротозей» (с чередованием й/и) плюс суффикс -ин, который в русских фамилиях указывает на принадлежность: «чей?» — сын Ротозея. Фамилия Ротозин, а значит и Ротозина, — типичная для северных и центральных областей России, где суффикс -ин преобладал над -ов. Встречается она нечасто, но не является единичной: в архивных записях XVIII–XIX веков можно найти крестьян и мещан с этой фамилией, например, в Вологодской и Костромской губерниях.

Интересно, что в некоторых говорах слово «ротозей» имело и второе, более конкретное значение — так называли человека, который работает медленно, «раззявив рот» от усталости или лени. Поэтому предок-носитель прозвища мог быть не просто зевакой, а нерасторопным работником, что в условиях крестьянского быта тоже было заметным качеством.

Встречается также вариант написания через «а» — Ратозина, но это, скорее всего, результат аканья в устной речи, когда безударный гласный звук не различался на письме у малограмотных переписчиков. Основная, исторически верная форма — с буквой «о» в корне, поскольку исходное слово «рот» сохраняет ударный гласный.