Фамилия Витлугин — редкая и неочевидная. На первый взгляд она напоминает географические названия вроде Ветлуги (река в центральной России) или фамилию Ветлугин. Сходство не случайно, но объяснение лежит глубже, чем простая описка или замена буквы.

В основе фамилии лежит прозвище или мирское имя Витлуга. Слово это, скорее всего, диалектное, и его значение нужно искать в говорах северных и центральных областей России. В некоторых местных говорах «витлугой» могли называть извилистую реку, излучину, крутой поворот русла — то есть нечто изогнутое, «витое». Глагол «вить» здесь просвечивает прямо: витлуга — то, что вьётся. Человек мог получить такое прозвище за характер, манеру речи или даже за место жительства — у извилистой речки или на излучине.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе на -а добавили суффикс -ин, указывающий на принадлежность («чей?»). Витлугин — значит «сын Витлуги», «из рода Витлугиных». Суффикс -ин в этом случае типичен для прозвищ и имён, оканчивающихся на гласный, и не несёт дополнительной сословной нагрузки: такую фамилию мог получить и крестьянин, и посадский человек.

Версия о связи с гидронимом Ветлуга, хотя и соблазнительна, менее вероятна. Переход «е» в «и» в безударном положении (Ветлуга → Витлуга) — явление возможное, но для фамилии, зафиксированной в документах, такой фонетический сдвиг редкость. Скорее всего, перед нами не искажённый топоним, а самостоятельное прозвище, лишь созвучное названию реки.

Фамилия очень редкая. Встречается преимущественно в Поволжье и на Урале — в тех местах, где диалектное слово «витлуга» могло быть в ходу. Носители фамилии, скорее всего, происходят из крестьянской или мещанской среды, и их предок получил прозвище за какую-то «витливую» черту — характера, походки или даже за то, что жил на крутом речном повороте.