Фамилия Ветлугина образована от прозвища Ветлуга, которое давали жителю берегов реки Ветлуги — левого притока Волги. Такие «географические» прозвища были естественны для крестьян, уходивших на новое место или записанных в переписные книги по месту жительства: человека могли назвать по реке, на которой стояла его деревня.

Сам гидроним Ветлуга вызывает споры среди лингвистов. Наиболее убедительная версия связывает его с балтийскими языками. Первая часть — viet- («место»), вторая — lauk- («поле»), то есть «пойменное место» или «река, текущая по лугам». Это объясняет характер течения: Ветлуга — равнинная, извилистая река с широкой поймой. Другая гипотеза выводит название из балто-славянского корня vit- (рус. «вить», лит. vyti), то есть «извилистая». Менее вероятно сближение с русской «ветлой» (ивой) — хотя ивы по берегам реки растут в изобилии, фонетически переход «ветла — Ветлуга» неочевиден.

Фамилия построена по простой модели: основа Ветлуг- + суффикс -ин-, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Ветлуги). В русской ономастике суффикс -ин- типичен для фамилий, образованных от существительных мужского рода на -а/-я (Ветлуга, Воевода, Сапога). Форма Ветлугин — это исходная мужская фамилия; женская Ветлугина — её грамматический вариант, закрепившийся в паспортной системе.

Фамилия редкая и территориально привязана к бассейну Ветлуги — это земли Нижегородской, Костромской, Кировской областей и Марий Эл. Встречается в документах XVII–XVIII веков, когда на Ветлуге активно селились старообрядцы и государственные крестьяне. В отличие от фамилий на -ский (Ветлужский), которые обычно указывали на дворянское происхождение или владение землёй, фамилия Ветлугин — «народная», крестьянская, без сословной окраски.

Двойная фамилия (Ветлугин) и одинарная (Ветлуга) в роли прозвища сегодня не сохранились, но сам принцип именования по реке — один из древнейших в русской антропонимии.