Фамилия Витвинина — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает все остальные версии. Основа фамилии — Витвин — почти дословно повторяет название реки Витвин, правого притока Чусовой, протекающей в Пермском крае. Это не совпадение, а типичная модель для уральских и сибирских фамилий: человека, жившего на реке Витвин, прозвали Витвин, а его потомок стал Витвининым. Суффикс -ин здесь указывает на принадлежность: «чей?» — Витвинин, то есть сын или потомок Витвина.

Поскольку фамилия образована от гидронима (названия реки), она не несёт в себе указания на род занятий предка-основателя. Рыбак, сплавщик леса, крестьянин с приречного участка — любой из них мог получить такое прозвище. В этом её отличие от фамилий, образованных от профессий или мирских имён: Витвинин — это «человек с Витвина», а не «тот, кто витвинит». Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Витви́нин.

Встречается фамилия преимущественно на Урале и в соседних регионах, что подтверждает гидронимическую версию. В центральной России она почти не фиксируется. Вариант Витвинин — с двумя «н» — может быть следствием ошибки в документах или вторичного переосмысления, но основная форма пишется с одной «н». Словообразовательно фамилия проста и прозрачна: топонимическое прозвище плюс стандартный русский патронимический суффикс.