Фамилия Ватаву — редкий случай, когда географический и языковой контекст важнее морфологии. Она почти наверняка не русская по происхождению, и попытка разложить её на славянские суффиксы (-ов, -ин) ничего не даст: окончание -у здесь не типичный русский падежный формант, а часть корня или заимствованный элемент.

Скорее всего, Ватаву — это русифицированная запись фамилии, восходящей к восточным или кавказским языкам. Наиболее правдоподобная версия — тюркская или арабская основа. Если разбить слово на «Вата» и «ву», первая часть может быть искажением арабского «ватан» (родина, отчизна) или тюркского имени Вата/Вати (сокращение от Ватик — «крепкий», «надёжный»). Вторая часть — «ву» — в некоторых тюркских языках (например, в азербайджанском, кумыкском) означает «есть», «имеется». Вместе «Ватаву» могло означать прозвище «имеющий родину» или «родной», «земляк». В таком случае фамилию дали по месту происхождения человека или как прозвище патриота.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с молдавским или румынским словом «vatav» (ватав, староста, старший в общине). В Молдове и на Буковине фамилии с таким корнем встречаются, но окончание -у там обычно указывает на родительный падеж (Ватаву — из рода Ватава). Это объяснило бы бытование фамилии в западных регионах бывшей Российской империи, где её могли записать на слух как Ватаву, а не Ватав.

В русском контексте фамилия Ватаву — это пример окаменевшей формы, не поддающейся стандартной славянской этимологии. Носители такой фамилии, скорее всего, потомки выходцев из Закавказья, Северного Кавказа или, реже, из Бессарабии. Встречаемость её крайне низкая — в базах данных современных российских городов она практически не фиксируется, что подтверждает её локальный или недавний характер.