Фамилия Ваттулева чаще всего происходит от арабского имени Фатхулла, что означает «победа Аллаха». Это составное имя, где «Фатх» переводится как «победа», а «Улла» — «бог». Чередование начальных согласных «ф» и «в» — характерная черта тюркских языков, поэтому в русской записи имя Фатхулла превратилось в Ваттуллу, а затем в фамилию Ваттулева.

Есть и вторая версия, менее вероятная, но не лишённая оснований. Она связывает фамилию с русским словом «ватула» — так называли грубую ткань или изделие из неё. В народе говорили: «Не гляди на ватулу, а гляди под ватулу», то есть не суди по внешности. Такое прозвище мог получить человек, который шил или торговал этой тканью, либо тот, чей внешний вид обманывал ожидания.

На Вятке и в Пермском крае бытовал и глагол «ватлать» — «мямлить, говорить вяло», «пачкаться», «молоть вздор». Если фамилия возникла именно там, её основа — прозвище нерасторопного или неразборчивого в словах человека. Однако эта версия слабее арабской: чередование ф/в в тюркских заимствованиях встречается часто, а русские глаголы с корнем «ватл-» редки и локальны.

Фамилия образована по стандартной русской модели с суффиксом -ев, который присоединяется к основе на мягкий согласный. Окончание -а указывает на женскую форму, мужской вариант — Ваттулев. Точное время и место возникновения рода можно установить только через генеалогические разыскания, но ясно, что предки носителей этой фамилии жили на стыке тюркской и русской культур — скорее всего, в Поволжье или Приуралье.