Фамилия Стародонкин — один из тех редких случаев, где корень не угадывается с ходу, а суффикс наводит на верный след. Модель образования здесь нестандартная: суффикс -ин указывает на принадлежность («чей?»), но основа не мужское имя и не профессия, а топоним — название населённого пункта. В основе лежит слово «Дон» (река) или производное от него название, например, хутор или село Старый Дон, Стародонье. Такие названия встречаются в казачьих областях — на Дону, Кубани, в низовьях Волги.

Фамилия образована от прозвища или фамильного прозвания Стародонка, которое получил человек, переселившийся из местности Старый Дон. Приставка старо- отличает его от просто «донских» — возможно, в одном и том же регионе было два поселения с похожими названиями, и прозвище фиксировало, что человек родом именно из старого, а не нового хутора. Суффикс -ин, а не -ов, говорит о том, что прозвище было на -а (Стародонка), и это характерно для южных и восточных регионов, где фамилии на -ин нередки даже у мужчин.

Вторая, менее вероятная версия связывает фамилию с прозвищем Стародон, которое могли дать пожилому казаку или старожилу, давно обосновавшемуся на Дону. Однако в этом случае ожидалась бы форма Стародонов, а не Стародонкин. Суффикс -к- в середине фамилии — типичный уменьшительный или прозвищный элемент, который в фамилиях на -ин встречается редко, но не исключён: он мог означать «сын Стародонки» или «маленький Стародон».

Социально фамилия почти наверняка казачья или крестьянская, из южнорусских областей. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках она встречается спорадически, без выраженного дворянского следа. Носители Стародонкины — это потомки людей, чья идентичность была крепко привязана к месту: к старому донскому хутору, который дал им и фамилию, и прозвище на всю округу.