Фамилия Сердобины — один из тех случаев, когда географическое название легло в основу прозвища, а затем и фамилии, минуя крестильное имя. Вопреки возможной догадке, корень здесь не связан напрямую с «сердцем» или «добом». Основа — топоним Сердоба. Так называются река в Пензенской области и несколько населённых пунктов, самый известный из которых — город Сердобск.

Модель образования типична для русских фамилий от названий мест: житель определённой местности получал прозвище Сердоба (по реке или селу), а его потомки становились Сердобиными. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Сердобин, то есть сын или потомок человека по прозвищу Сердоба. Ударение в фамилии чаще всего падает на второй слог — Сердóбины, что соответствует ударению в исходном названии реки.

Версия о происхождении от прозвища, образованного от слов «сердце» и «добрый», выглядит искусственной. В русской ономастике не зафиксировано устойчивой модели, где бы два корня сливались в фамилию без суффикса или соединительной гласной. Сложно представить, чтобы человека называли «Сердоб» — такого прозвища нет в исторических источниках. Куда естественнее, что фамилия пошла от названия реки, которая, в свою очередь, имеет, вероятно, финно-угорские или тюркские корни, хотя точная этимология гидронима Сердоба остаётся спорной.

Фамилия Сердобины — относительно редкая. Встречается она в основном в Поволжье, особенно в Пензенской и Саратовской областях, что прямо указывает на её географические корни. Носители фамилии в прошлом — скорее всего, выходцы из крестьян или однодворцев, переселившихся с берегов Сердобы в другие регионы, но сохранивших в фамилии память о малой родине.