Фамилия Ватулина почти наверняка имеет тюркские корни и восходит к арабскому составному имени Фатхулла (Фатх — «победа» + Улла — «Аллах»). Получается «победа Аллаха». Переход начального звука «ф» в «в» — обычное дело для тюркских языков, где губно-зубной «в» часто заменяет непривычный губно-губной «ф». Так имя Фатхулла со временем превратилось в Ватуллу, а затем в фамилию Ватулин.

Менее вероятна, но тоже возможна связь с русским словом «ватола» — грубая плотная ткань, рогожа. В старину ватолой укрывали возы, и в народе говорили: «Не гляди на ватолу, а гляди под ватолу», то есть не суди по внешности. Отсюда же шло прозвище Ватола для человека нерасторопного, плохого мастера или того, кто говорит вяло и невнятно (от глагола «ватлать»). Если фамилия действительно от этого корня, то она звучала бы как Ватолин. Историк С. Б. Веселовский упоминает новгородского крестьянина Фильку Ватолу Смешкова (1498 год), а также несколько Ватолиных из Кашина, Торжка и Вологды XVI–XVII веков. Чередование «о» и «у» в корне (Ватолин — Ватулин) могло возникнуть под влиянием акающих говоров или при переписи, но именно тюркская версия с именем Фатхулла выглядит убедительнее: она объясняет и гласный «у», и согласный «в» на месте «ф».

Фамилия образована по стандартной русской модели с суффиксом -ин, который указывает на принадлежность: «чей?» — Ватулин, то есть сын или потомок Ватуллы. Процесс закрепления фамилий растянулся на несколько столетий, поэтому без конкретных генеалогических изысканий сказать, где именно и когда оформился род Ватулиных, нельзя.