Фамилия Ватлаев образована от прозвища Ватлай. Возможно, оно ведет свое начало от диалектного глагола «ватлать», которое в нижегородских говорах означает «толсто, грубо и дурно прясть» (от «ватола» — «самая толстая и грубая крестьянская ткань»). Соответственно, прозвище Ватлай носило иронический характер и давалось плохому мастеру вообще. В вятских говорах глагол «ватлать» употреблялся в значении «мямлить, говорить вяло, невнятно, несвязно», «молоть пустяки, вздор», а в тамбовских — «пачкаться, мараться, грязниться, возиться в грязи». Согласно еще одной версии, прозвище восходит к польскому слову watly — «слабый, болезненный». В таком случае прозвище указывало на физическое или душевное состояние человека. Таким образом, потомок человека, обладающего прозвищем Ватлай, со временем получил фамилию Ватлаев.