Фамилия Самоталина — женская форма от Самоталин, и её происхождение напрямую связано с прозвищем или мирским именем Самотала. В основе лежит глагол «мотать» с приставкой «само-». В старину «самоталой» могли называть человека ветреного, непоседливого, того, кто постоянно «мотается» — то есть суетится, не сидит на месте, бродит без дела или, напротив, слишком тороплив в работе. В говорах слово «самотала» иногда имело оттенок «самоуправный» или «делающий всё по-своему, без оглядки на других».

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Самоталин — «сын Самоталы» или «человек из рода Самоталы». Такая модель типична для северных и центральных областей России, где отчества и фамилии на -ин образовывались от основ на -а/-я. Встречается Самоталин и в вятских, пермских говорах, где «мотать» и его производные были особенно употребительны.

Однокоренные фамилии — Самотаев, Самотягин, Самохин — все они образованы по той же схеме: основа, описывающая характер или поведение, плюс суффикс принадлежности. Самоталина стоит в этом ряду особняком: её основа не столько указывает на конкретное занятие, сколько рисует психологический портрет предка — человека живого, может быть, излишне подвижного или непостоянного.

В документах фамилия встречается с XIX века, преимущественно в крестьянской среде. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — перед нами типичная «деревенская» фамилия, которая закрепилась за одной семьёй в конкретной местности. Носительницы фамилии Самоталина сегодня чаще всего живут в Пермском крае, Кировской и Нижегородской областях, что подтверждает её севернорусские корни.