Фамилия Ватова — редкий пример, где суффикс -ов- присоединён к основе, которая сама по себе может быть женским именем или прозвищем. В русской антропонимии фамилии на -ов/-ев обычно образуются от мужских имён и прозвищ (Иван — Иванов, Кузнец — Кузнецов), но Ватова стоит особняком: её основа «Ват» или «Вата» не имеет убедительного мужского аналога в древнерусских именах.

Скорее всего, в основе лежит прозвище Вата. В северных и сибирских говорах «ватой» называли не только хлопковый материал, но и вязкого, медлительного человека, либо того, кто занимался валянием шерсти или торговлей ватой. Маловероятна версия о происхождении от имени Ват (сокращение от Ватислав или Ватоломей) — такие формы в русских святцах не встречаются. Зато в псковских и новгородских писцовых книгах XVI–XVII веков фиксируются крестьяне с прозвищем Вата (например, Вата Олферьев, 1539 год), что указывает на бытовое, а не крестильное происхождение.

Фамилия Ватова могла возникнуть в женской ветви рода: если главу семьи звали Вата (прозвище), то его жену или дочь в быту называли Ватовой — «жена Ваты». Позже, при закреплении фамилий, форма с окончанием -а (Ватова) осталась, что для русского Севера и некоторых уральских областей не редкость. Сравните: Котова, Лосева — там, где фамилия закрепилась в женском роде из-за особенностей местного говора.

Современная география фамилии подтверждает эту версию: Ватовы чаще всего встречаются в Вологодской, Архангельской и Кировской областях — на территории бывших новгородских владений, где прозвища на -а были особенно популярны. В центральных и южных регионах России фамилия почти не встречается.

Ударение в фамилии, по правилам русских фамилий на -ов, падает на первый слог: Ва́това. В разговорной речи иногда путают с фамилией Ваттова (от Ватт), но это разные корни — вторая связана с единицей измерения и встречается гораздо реже.