Фамилия Воткина — женская форма фамилии Воткин, и её происхождение напрямую связано с названием города Воткинск в Удмуртии. Однако путь от топонима к фамилии не такой прямой, как может показаться. Воткинск возник как посёлок при железоделательном заводе, основанном в 1759 году, а название получил по реке Вотка. Но сама фамилия Воткина вряд ли образована от названия города — скорее, всё наоборот: река Вотка, а с ней и город, могли получить имя от прозвища или фамилии первопоселенцев.

В основе фамилии лежит слово «вотка» — в русских говорах Прикамья и Урала так называли небольшой ручей, ложбину, иногда — мокрый луг. Человек, живший у такой «вотки», мог получить прозвище Вотка, а его дети становились Воткиными. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — «Воткин», то есть сын Вотки. Это типичная модель для русских фамилий, образованных от прозвищ на -а/-я.

Есть и другая, менее вероятная версия: связь с диалектным глаголом «воткать» (воткнуть, вставить). В этом случае прозвище Вотка мог получить человек, который занимался ткачеством или чем-то «втыкал» — например, ставил вехи, метки. Но эта гипотеза слабая: глагол даёт основу «вотк-», а не «вотк-а» в значении имени.

Географически фамилия Воткина наиболее частотна в Кировской области, Пермском крае и Удмуртии — то есть именно там, где протекают речки Вотки и где исторически селились выходцы с Воткинского завода. В писцовых книгах XVII века встречаются крестьяне с прозвищем Вотка в Соликамском и Чердынском уездах — это задолго до основания города.

Таким образом, предки Воткиных — скорее всего, крестьяне или мастеровые люди с Урала и Прикамья, жившие у ручья, который называли «воткой». Фамилия фиксирует не профессию и не личное имя, а конкретный ландшафт — сырую низину или ложбину, что для ономастики довольно редкий случай.