Фамилия Воткин — наглядный пример того, как географическое название превращается в родовое имя. В основе лежит название города Воткинск в Удмуртии, но сама фамилия возникла раньше официального появления города. Воткинск был основан в 1759 году как посёлок при железоделательном заводе, а фамилия Воткин могла появиться уже в конце XVII — начале XVIII века, когда в этих краях жили люди, прозванные «воткинцами» — выходцами с реки Вотки.

Река Вотка, давшая имя городу и фамилии, — гидроним с неясной этимологией. Скорее всего, это финно-угорское название: в удмуртском языке есть слово «вот» со значением «вода» или «река», а суффикс «-ка» типичен для русской адаптации местных названий. Человек, переселившийся с берегов Вотки в другую местность, получал прозвище Воткин — «тот, кто с Вотки». Такая модель образования фамилий от названий рек и городов без суффикса принадлежности (-ов, -ев) встречается реже, чем стандартные патронимы, и указывает на прозвищное происхождение.

Фамилия Воткин довольно редкая. Её география тяготеет к Вятскому региону и Удмуртии, но встречается и за Уралом — там, куда в XVIII–XIX веках переселялись мастеровые люди с Воткинского завода. В отличие от фамилий типа Воткинский или Воткиных, форма Воткин не содержит притяжательного суффикса, что говорит о её первичном прозвищном характере: так могли называть человека в документах или переписи, не оформляя фамилию по полной модели. По сути, это застывшее указание на место жительства предка.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Воткинцев, Воткинский) показывает, что Воткин — самая старая и локальная форма. Если Воткинцев — это уже «сын воткинца», то Воткин — прямое прозвище первопоселенца. Носитель такой фамилии мог быть потомком либо крестьянина-переселенца, либо заводского работника, переведённого на новое место. Дворянских корней у фамилии нет: она типично крестьянская или мещанская, что подтверждается отсутствием Воткиных в родословных книгах.