Фамилия Шатлыгин — одна из тех, где основу стоит искать не в имени, а в прозвище, причём довольно редком. В её центре лежит слово «шатлыга» или «шатлык». В русских говорах (особенно южных и поволжских) «шатлыгой» называли болтуна, пустомелю или хвастуна, который говорит быстро и бестолково. Слово звукоподражательное, от «шат-шат» — имитации быстрой, невнятной речи. Соответственно, Шатлыга — это прозвище бойкого на язык человека, того, кого в иных местах обозвали бы «трещоткой» или «балаболкой».

Модель образования фамилии проста и типична для русского севера и центра: основа «Шатлыг-» плюс суффикс принадлежности «-ин». Суффикс -ин указывает на прямое родство: «чей сын?» — Шатлыгин, то есть сын Шатлыги. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые часто образовывались от имён и прозвищ на твёрдый согласный (Петров, Козлов), -ин характерен для основ на -а, -я (Шатлыга → Шатлыгин). Это одна из древнейших моделей русских фамилий, распространённая в Новгородских землях и на Русском Севере.

Версия о происхождении от тюркского корня «шатлык» (радость, веселье) существует, но она менее убедительна. Если бы фамилия была образована от тюркского слова, её форма, скорее всего, была бы Шатлыков (суффикс -ов, типичный для фамилий тюркского происхождения в русской среде). Форма Шатлыгин с суффиксом -ин твёрдо привязывает фамилию к русской модели образования от прозвища на -а. Поэтому версия «сын болтуна» — основная и наиболее правдоподобная.

Географически фамилия встречается нечасто. Основные очаги — Тамбовская, Рязанская, Нижегородская области, а также Поволжье. В этих краях слово «шатлыга» было в ходу, а значит, предки Шатлыгиных — скорее всего, крестьяне или посадские люди из центральной России, получившие прозвище за свой бойкий нрав. В дворянских родословных книгах фамилия не отмечена, что подтверждает её простонародное, «прозвищное» происхождение.