Фамилия Ватомов — редкий случай, когда географическая привязка оказывается надёжнее, чем прозрачная этимология. Скорее всего, перед нами фамилия, образованная от названия реки Ватома, протекающей в Нижегородской области. Река дала имя деревням и селениям, а жители этих мест получали прозвище «ватомцы» или «ватомские», которое впоследствии превратилось в фамилию Ватомов. В пользу этой версии говорит и то, что фамилия встречается в основном в Поволжье и на севере европейской части России — там, где топонимы с корнем «ват-» не редкость.

Морфологически фамилия построена по стандартной модели: основа «Ватом» плюс патронимический суффикс «-ов», указывающий на принадлежность («чей?» — Ватомов, то есть сын Ватома). Но что такое сам «Ватом»? Если отбросить топонимическую версию, остаётся предположить, что это личное имя или прозвище. В старых русских говорах слово «ватома» могло означать «вялый, медлительный человек» — от диалектного «ватомить» (медлить, тянуть). В этом случае фамилия происходит от прозвища, данного неторопливому или ленивому человеку.

Есть и третья, менее вероятная версия — связь с финно-угорскими языками. В коми-пермяцком «ват» значит «родник», а в марийском «вате» — «женщина». Если носитель фамилии происходит из регионов, где исторически жили финно-угорские народы, основа могла быть заимствована из местного языка. Но эта гипотеза слабая: суффикс «-ов» указывает на русское происхождение, а не на прямое заимствование из неславянского имени.

В дореволюционных переписях фамилия Ватомов не была распространена широко и не встречается среди дворянских родов. Скорее всего, её носили крестьяне или посадские люди из районов, где протекает река Ватома. Известных исторических личностей с этой фамилией нет — это фамилия простого человека, корни которого уходят в конкретный уголок русской земли.