Фамилия Воротовова — редкий случай, когда женская форма закрепилась в качестве исходной, а мужская (Воротовов) вторична. Обычно бывает наоборот: от отчества на -ов образуют женский вариант. Здесь же, судя по всему, прозвище Воротов — или Воротовой — дали женщине, а потом фамилию унаследовали дети и муж. Такое возможно в русских говорах, где суффикс -ов- мог присоединяться прямо к основе прозвища без родового перехода, или если первым носителем фамилии была вдова.

Основа фамилии — «ворот». В древнерусском языке это не только «часть одежды» или «поворот», но и «ворота», «запор». Прозвище Воротов могли дать привратнику, сторожу у ворот, либо человеку, жившему у ворот города или усадьбы. Реже — мастеру, делавшему вороты (подъёмные механизмы). Форма на -ов указывает на принадлежность: «сын Ворота» или «из семьи Воротова». Вариант Воротовой мог возникнуть от прозвища Воротова (жена Ворота) — в северных и сибирских говорах фамилии на -ов/-ев часто записывали по матери, если отец был неизвестен или вдовец женился на женщине с устоявчивым прозвищем.

В ономастических словарях (например, у Б. Унбегауна) фамилия не упоминается как частая, что говорит о её локальном бытовании. По данным современных переписей, Воротововы встречаются в основном в Поволжье и на Урале — регионах, где в XVII–XVIII веках селились беглые крестьяне и старообрядцы, часто принимавшие прозвища по бытовым предметам или занятиям. Спорная версия — связь с глаголом «воротить» (отворачивать, возвращать) — маловероятна: тогда бы основа была Воротилов или Воротников.

Таким образом, предок носителей фамилии Воротовова — скорее всего, сторож у ворот или человек, живший при воротах, а сама фамилия сохранила архаичную форму, где женское прозвище стало родовым именем.