Фамилия Санатулин звучит непривычно для русского уха, но её происхождение прозрачно и укладывается в типичную для Поволжья модель. В основе лежит арабское имя Санатулла (варианты — Санатуллах, Санатулло), что переводится как «сияние Аллаха» или «свет Божий». Имя это составное: «сана» (блеск, сияние, великолепие) и «улла» (от Аллах). Такие теофорные имена, включающие эпитеты Всевышнего, были распространены в среде мусульманских народов Российской империи.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Санатулин буквально означает «сын Санатуллы» или «из рода Санатуллы». Это патронимическая фамилия, образованная по русской словообразовательной модели от тюркского или арабо-персидского имени. В отличие от славянских фамилий на -ов/-ев, где ударение чаще на суффиксе, в фамилиях татарского и башкирского происхождения ударение нередко сохраняется на корне — Санату́лин, хотя в бытовой речи встречаются варианты.

Географически фамилия тяготеет к территориям, где исторически проживали татары и башкиры: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская, Челябинская, Самарская области. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках Санатулины встречаются среди тептярей и государственных крестьян — сословий, активно участвовавших в хозяйственном освоении Урало-Поволжья. Никакого отношения к дворянству или духовенству фамилия не имеет, её носители — потомки крестьян и ремесленников.

Встречается вариант написания Санатуллин — с двойным «л», что точнее передаёт арабский корень (через татарское Санатулла). Разница в одну букву — следствие адаптации при записи в русскоязычных документах XIX века, когда чиновники не всегда различали мягкость согласных. Оба варианта — однокоренные, но Санатулин — более русифицированная форма.