Фамилия Варлавин в своей основе содержит редкое для русских фамилий явление — переходное ударение и неочевидный корень. Большинство фамилий на -ин образовано от основ на -а/-я, но здесь мы имеем дело с именем Варлава, которое само по себе почти не встречается в святцах. Наиболее правдоподобная версия: Варлавин — это фонетический вариант отчества от канонического имени Варлаам (в просторечии Варлам). В русской народной среде имя Варлаам часто укорачивали до Варла́ха или Варла́ши, а суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Варлавин, то есть сын Варлавы.

Менее распространённая, но допустимая версия связывает фамилию с прозвищем Варлава, которое могло возникнуть от диалектного глагола «варлать» — в некоторых говорах так называли человека, который много и беспорядочно говорит, «варит» языком. Однако надёжных подтверждений этому нет, и ономасты (в частности, словарь современных русских фамилий под редакцией И. М. Ганжиной) склоняются к церковному происхождению.

Географически фамилия Варлавин не имеет ярко выраженного ареала — она встречается рассеянно, но чуть чаще в центральных областях России и в Поволжье. Это говорит о том, что её носители не составляли компактной группы (например, однодворцев или казаков), а разошлись по разным губерниям в ходе обычной крестьянской миграции XIX века.

С точки зрения словообразовательной модели, Варлавин стоит в одном ряду с фамилиями Варламов, Варлашкин, Варлашин — все они восходят к одному источнику, но выбрали разные суффиксы и огласовки. Форма на -ин, а не на -ов, указывает, что основа исходного прозвища или имени оканчивалась на согласный, но не твёрдый (как в Варламов — от Варлам), а на мягкий или йотированный звук: Варлава звучало как [варлав’а], отсюда и -ин.

Сословно фамилия Варлавин — типично крестьянская или мещанская. В дворянских родословных книгах она не зафиксирована, что подтверждает её «низовое» происхождение: предок носителя, скорее всего, был крестьянином или посадским человеком, которого в документах записали по имени отца — Варлавы, то есть Варлаама.