Фамилия Серобавин — редкая и построена по характерной севернорусской модели. Её основа — прозвище Серобава, которое, в свою очередь, состоит из двух корней: «серо-» (от «серый») и «-бава» (от древнерусского «бавить» — медлить, задерживать, или «бава» — забава, утеха). Такие двусоставные прозвища, как Серобава, были типичны для дофамильной эпохи и давались по яркой черте характера или поведения. Человек по прозвищу Серобава — это, скорее всего, «серый» (незаметный, неяркий) «забавник» или, наоборот, тот, кто «забавляется серостью» (скучно проводит время). Второй вариант: «бавить» могло означать «медлить», и тогда Серобава — это «серый (неприметный) медлительный человек».

Словообразовательный суффикс -ин указывает на принадлежность: Серобавин — сын Серобавы. В северных и сибирских говорах (Архангельская, Вологодская губернии) фамилии на -ин часто образовывались от прозвищ, оканчивающихся на -а, и были там гораздо распространённее, чем в центральной России. Если бы прозвище звучало как Серобав (мужской род), то фамилия была бы Серобавов, но форма Серобава (женский род в прозвищной функции) — не редкость для старых русских имён (ср. Молчана, Несмеяна).

В исторических документах фамилия почти не встречается, что подтверждает её локальность. Скорее всего, она возникла в среде черносошных крестьян или посадских людей Русского Севера, где такие прозвища бытовали вплоть до XVII–XVIII веков. В отличие от фамилий, образованных от церковных имён (Иванов, Петров), Серобавин несёт в себе отпечаток бытовой наблюдательности: предок получил своё прозвище не за род занятий, а за манеру поведения или внешность.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Бавин, Серов, Серяков) показывает, что Серобавин — сложное, двухосновное прозвище, что делает его более редким и старым по типу образования. Это не фамилия дворянского рода, а память о конкретном человеке, чья «серость» и «забавность» или «медлительность» оказались настолько заметны, что закрепились за всем потомством.