Фамилия Вертянкины образована от прозвища Вертянка, которое восходит к глаголу «вертеть». Слово «вертянка» в старых русских говорах имело несколько значений. Чаще всего так называли подвижного, непоседливого человека — «вертлявого», то есть того, кто постоянно вертится, не сидит на месте. Реже прозвище могло относиться к ремеслу или занятию: вертянкой называли того, кто занимался верчением чего-либо, например, точильщика на ручном станке или человека, изготавливающего веретена.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе прозвища Вертянк- добавился суффикс принадлежности -ин, указывающий на родство: «чей?» — Вертянкин, то есть сын или потомок Вертянки. Поскольку суффикс -ин типичен для фамилий, образованных от слов женского или мужского рода с окончанием -а/-я, фамилия Вертянкин входит в многочисленную группу русских фамилий-«притяжательных» (ср. Пушкин, Репин, Кузьмин).

Географически фамилия Вертянкины встречается в основном в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской и Ростовской областях, а также в Поволжье. В некоторых говорах «вертянкой» называли также юлу, игрушку-волчок, и это могло стать вторым источником прозвища — для человека, который «крутится как юла».

О точном месте и времени возникновения фамилии говорить сложно: процесс формирования русских фамилий растянулся на несколько столетий, и Вертянкины могли появиться в разных регионах независимо друг от друга. Тем не менее, фамилия сохранила в себе живую черту народного языка — меткое прозвище, которое сразу даёт представление о характере или занятии предка.