Фамилия Вратенкова — женская форма, а её основа, мужская фамилия Вратенков, образована по редкой и интересной модели. В русских фамилиях суффикс -енков характерен для южных и западных регионов (особенно для бывшей Черниговской губернии, а также для Воронежской, Курской областей). Это уменьшительная форма от отчества: Вратенок — «маленький Врата» или «сын Врата». То есть предок носителя фамилии, скорее всего, был родом из мест, где говорили «чей сын?» — «Вратенков», то есть потомок человека по прозвищу или имени Врата.

Корень «врат-» сразу отсылает к слову «врата» — ворота. Но это не значит, что предок был привратником. В ономастике известна фамилия Вратарь (от слова «вратарь» — сторож у ворот), но Вратенков — иная форма. Прозвище Врата мог получить человек, живший у ворот города, крепости или монастыря, либо тот, кто занимался изготовлением ворот. Однако есть и другая, менее очевидная версия: в древнерусских диалектах «врата» иногда называли не только ворота, но и часть ткацкого станка, или даже особый вид запруды на реке. Если предок был ткачом или мельником, прозвище могло закрепиться по орудию труда.

Встречается также вариант, что основа восходит к нецерковному имени Врата, которое могло быть охранительным: родители называли так ребёнка, желая, чтобы он был «защитой» или «входом» в новую жизнь. Но это гипотеза, не подкреплённая массовыми записями. В любом случае, фамилия Вратенков — редкая, нечастотная, что говорит о локальном происхождении: скорее всего, её носители жили в одном или нескольких соседних сёлах, и фамилия не получила широкого распространения по стране.

Географически фамилия Вратенков (и Вратенкова) встречается в основном в Центральной России и Поволжье, но единично. В дореволюционных метрических книгах она фиксировалась, например, в Тамбовской и Рязанской губерниях. Сословно предки, вероятно, были крестьянами или мещанами — дворянских родов с такой фамилией не известно.