Фамилия Ватронина — женская форма, а её мужской вариант — Ватронин. С точки зрения словообразования это типичная «патронимическая» фамилия на -ин, то есть образованная от имени или прозвища отца с помощью суффикса принадлежности: «чей?» — Ватронин, то есть сын Ватроны.

Главная загадка — в основе «Ватрон». В русском языке такого слова нет, поэтому логичнее всего искать здесь иноязычные корни. Самая вероятная версия — связь с греческим именем Ватрон (Βάτρων). Это имя встречается в древнегреческой ономастике, а в православных святцах есть святой Ватрон (или Ватран), память которого приходится на 14 ноября. Имя могло попасть в русскую среду вместе с христианством, но в быту давалось нечасто, поэтому фамилия осталась редкой.

Вторая, менее распространённая гипотеза, отталкивается от диалектного слова «ватра» — так в некоторых южнорусских и украинских говорах называют огонь, очаг (от греческого «фатра»). Тогда «Ватрона» — это человек, связанный с огнём: кузнец, печник или просто обладатель огненного, вспыльчивого характера. Однако эта версия слабее: суффикс -он в прозвищах встречается редко, и для «огненной» фамилии логичнее было бы ожидать основу Ватров или Ватрин.

Географически фамилия Ватронин встречается спорадически, без ярко выраженного «гнезда». Известна в Тверской и Московской областях, что может указывать на переселенческий характер: носители могли прийти из регионов, где греческое имя Ватрон сохранялось в святцах.

Таким образом, Ватронина — фамилия редкая, книжного происхождения, скорее всего, восходящая к церковному имени. Её носители — потомки человека, которого в крещении нарекли в честь малоизвестного святого, и это имя закрепилось за родом.