Фамилия Валин относится к распространённому типу русских фамилий, образованных от женских имён. Её основа — имя Валя, народная сокращённая форма крестильного имени Валентина. В переводе с латыни Valentina означает «сильная, здоровая». Покровительницей имени считается мученица Валентина Кесарийская, пострадавшая за веру в Палестине в 308 году. С днём её памяти, 23 февраля, связана народная примета: иней на деревьях в этот день предвещает хороший сбор мёда.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Валин буквально значит «сын Вали» или «потомок Вали». Такая модель образования — одна из древнейших в русской ономастике, и метронимические фамилии (от имени матери) встречаются реже отчеств от мужских имён, но вполне обычны. Они могли возникать в семьях, где женщина играла главную роль, или в тех случаях, когда отчество по отцу не закрепилось.

Самая известная носительница имени Валентина — актриса Валентина Серова. Она играла в московских театрах, а зрители запомнили её по фильмам «Девушка с характером», «Сердца четырех», «Глинка». Особенно трогателен образ Лизы из картины «Жди меня» — воплощение женской любви и верности, выдержавшей испытания разлукой. Фильм сначала прошёл незамеченным, но вскоре стал символом эпохи.

Существует и другая версия происхождения фамилии, хотя она менее правдоподобна. Согласно ей, в основе лежит прозвище Валя от нарицательного «вал». В этом случае Валей могли прозвать солдата, получившего ранение во время боёв, полного человека либо мастера по изготовлению брусков. Но связь с женским именем выглядит гораздо естественнее: большинство русских фамилий на -ин образовано именно от личных имён, а прозвищные основы в такой форме встречаются реже.