Фамилия Ватармина хранит память о происхождении человека, но её корни неочевидны. Скорее всего, в основе лежит личное именование Ватарма, которое, в свою очередь, образовано из двух финно-угорских слов: «ват» (вата) — «окраина» и «арама» — «роща». То есть Ватарма — «окраина рощи». Такое прозвище могло указывать на место жительства предка: он жил на краю леса или у опушки. Модель образования фамилии простая — суффикс -ин, типичный для русских фамилий, образованных от имён и прозвищ на -а/-я. Таким образом, Ватармин — буквально «сын Ватармы» или «человек из рода Ватармы».

Существует и альтернативная гипотеза, хотя она менее убедительна. Слово «Ватарма» иногда связывают с арабским «ватар» — «натягивать тетиву», «струна». Эта версия слабее, потому что фамилия явно бытует в регионах с финно-угорским субстратом (например, на севере европейской части России, в Поволжье), а не в среде арабского влияния. Финно-угорская этимология объясняет и географию, и бытовую логику прозвища: назвать человека «Окраиной рощи» — естественно для деревенского уклада.

Фамилия редкая, и её написание закрепилось с суффиксом -ин, а не -ов, что тоже указывает на прозвищную основу, а не на отчество от крестильного имени. В ономастических справочниках (например, в работах Б. Унбегауна) такие модели описаны как типичные для фамилий северорусского происхождения. По сословной принадлежности предки Ватарминых, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми, но точных исторических записей о конкретных носителях фамилии в открытых источниках нет.