Фамилия Тахватулина — женская форма фамилии Тахватулин, и её происхождение напрямую связано с мужским личным именем. Основа фамилии — тюркское имя Тахватулла (варианты: Тахфетулла, Тахветулла), которое в переводе с арабского означает «богобоязненный» или «набожный раб Аллаха». Имя это составное: «тахва» (араб. «благочестие, страх Божий») и «улла» (араб. «Аллах»). Такие имена были распространены среди мусульманских народов Российской империи — татар, башкир, отчасти казахов и народов Кавказа.

Фамилия образована по русской патронимической модели: к основе имени Тахватулл(а) добавили суффикс -ин, который в русском языке указывает на принадлежность («чей?» — Тахватуллин, то есть сын Тахватуллы). Женский вариант, соответственно, Тахватулина. Суффикс -ин в тюркских фамилиях Поволжья и Приуралья — явление массовое: он заменил исконные тюркские форманты (например, -оглы) при русификации документов в XIX — начале XX века.

Географически фамилия Тахватулина чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях, а также среди татарской диаспоры в Средней Азии. Это указывает на то, что предки носительницы фамилии были, скорее всего, волжскими или уральскими татарами, возможно — башкирами. Сословно это могли быть государственные крестьяне, ремесленники или торговцы, но не дворяне: фамилии на -ин у тюркских народов массово фиксировали именно у податных сословий.

Интересная деталь: в метрических книгах и ревизских сказках XIX века фамилия могла писаться иначе — Тахватуллин, Тахфетуллин, Тохветуллин. Разнобой в первой гласной («а»/«о») связан с особенностями татарского произношения, где звук «а» в безударной позиции редуцируется и на слух воспринимается как нечто среднее между «а» и «о». Современное написание «Тахватулина» закрепилось в советских паспортах уже после унификации орфографии.

В отличие от фамилий с корнем «тахва», которые могли бы означать ремесло (например, тахта — доска, кровать), здесь исходное слово — именно личное имя. Поэтому версия о прозвище, связанном с профессией или предметом, для Тахватулиной маловероятна: ономастический словарь Б. Унбегауна и работы В. Никонова по тюркским фамилиям подтверждают, что суффикс -ин при тюркской основе почти всегда указывает на патроним, а не на занятие.