Фамилия Витим — редкий случай, когда географическое название стало родовым именем почти без изменений. В основе лежит название реки Витим, одного из крупнейших притоков Лены, протекающего по Восточной Сибири. Человек, получивший такую фамилию, скорее всего, был уроженцем тех мест или переселенцем, чья жизнь оказалась связана с этим суровым краем.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: фамилия образована напрямую от гидронима без добавления типичных русских суффиксов -ов, -ев или -ин. Это нетипично для массовых крестьянских фамилий, которые чаще строились по схеме «имя/прозвище + суффикс». Отсутствие суффикса указывает на относительно позднее происхождение — скорее всего, фамилия закрепилась за ссыльными, казаками или промышленными людьми, осваивавшими Сибирь в XVII–XIX веках. В таких условиях прозвище по месту жительства («витимский») могло сократиться до простого «Витим» и затем перейти в фамилию.

Существует и другая, менее вероятная версия: происхождение от тюркского или монгольского личного имени Витим. Однако в тюркских языках подобное имя не фиксируется как распространённое. Гораздо правдоподобнее, что фамилия — топонимическая, и её носители — потомки людей, осваивавших Приленье и Забайкалье. Фамилия Витим остаётся локальной и редкой, что делает её своеобразным маркером сибирского происхождения семьи.