Фамилия Водолагин образована от прозвища Водолага. В основе прозвища лежит нарицательное «водолаз», но с характерным чередованием з/г, возникшим в результате ложной депалатализации — так в живой речи переделали неудобное или непонятное слово. Этот фонетический сдвиг — ключевая деталь, которая сразу отличает фамилию от однокоренных Водолазов, Водолазкиных и Водолазовых.

Кого называли Водолагой? Скорее всего, человека, который отлично плавал и нырял. В речных и приморских регионах России водолазами называли добытчиков жемчуга — промысла, который был распространён на севере, в Карелии и в низовьях Волги. Однако прозвище могли дать и по другой причине: например, тому, кто купался зимой, или, напротив, насмешливо — человеку, который однажды едва не утонул. Как и многие прозвища, Водолага фиксировало яркую, бросающуюся в глаза черту или случай из жизни.

Фамилия построена по стандартной модели: основа Водолаг- + суффикс -ин. Суффикс -ин в русских фамилиях указывал на принадлежность: «чей сын?» — Водолагин, то есть сын Водолаги. Это одна из самых распространённых моделей, характерная для северных и центральных областей России. Фамилии на -ин часто возникали от прозвищ и имён, оканчивающихся на -а/-я.

О точном месте и времени возникновения фамилии говорить сложно, поскольку процесс формирования фамилий был длительным. Однако можно предположить, что прозвище Водолага бытовало в среде промысловиков и ремесленников, а не в дворянской или духовной среде. Водолагины — фамилия, которая хранит память о конкретном занятии или случае, а не о географическом названии или церковном имени, что делает её особенно живой и наглядной.