Фамилия Вотруба — редкий случай, когда прозвище стало фамилией почти без изменений, без типичных суффиксов -ов или -ин. Она образована напрямую от слова «вотруба», которое в южнорусских и украинских говорах означало «огарок», «головешка» или «недогоревшее полено». Человека так могли прозвать по внешнему сходству — например, за черный, как уголь, цвет волос или смуглую кожу. Но есть и другая, более прозаичная версия: прозвище Вотруба мог получить тот, кто постоянно возился с печью, топил её или жил в курной избе, где всё было в саже.

По словообразовательной модели фамилия относится к древнейшему типу — бессуффиксному, когда исходное прозвище просто закрепилось в качестве наследственного имени. В русском ономастиконе такие фамилии встречаются реже, чем патронимы на -ов, и часто указывают на простонародное, крестьянское происхождение. Сравните с однокоренными: Вотрубка, Вотрубенко, Вотрубаев — все они тяготеют к западным и южным регионам, особенно к Черниговской, Полтавской и Курской губерниям.

Спор о происхождении может возникнуть при попытке связать Вотрубу с глаголом «трубить» или словом «труба». Но фонетически это маловероятно: приставка «во-» в таком случае дала бы форму «вотрубить» или «вотрубка», а не «вотруба». К тому же в словаре В. Даля зафиксировано именно значение «огарок» для слова «вотруба», что делает версию с печным прозвищем основной.

Географически фамилия сегодня встречается в России, на Украине и в Белоруссии, но остаётся малочисленной. По данным переписей XX века, её носители чаще всего были крестьянами и ремесленниками. Известных исторических личностей с такой фамилией нет — это не фамилия аристократии, а меткое прозвище человека из народа, которое сохранило память о его быте или внешности.