Фамилия Замотайкина — женская форма, мужской вариант — Замотайкин. В основе лежит прозвище Замотайка, которое могло появиться в любой русской губернии, но особенно характерно для северных и центральных областей России. Словообразовательная модель не подпадает под стандартные патронимические суффиксы -ов/-ев или -ин: здесь мы видим суффикс -к(а), который в русских прозвищах часто придавал оттенок уменьшительности или иронии.

Корень «мотай» связан с глаголом «мотать», но не в бытовом смысле наматывания ниток. В народной речи «мотать» означало «тратить без толку», «уклоняться от дела», а «замотать» — закрутить, запутать или, в переносном значении, утомить хлопотами. Прозвище Замотайка могли дать человеку суетливому, непоседливому, который постоянно «заматывался» в делах, или, наоборот, тому, кто ловко «заматывал» других — обводил вокруг пальца. По одной из версий, прозвище могло закрепиться за ткачом или прядильщиком, чья работа требовала постоянного мотания нити, но это менее вероятно: в ремесленных фамилиях обычно использовались названия профессий (Ткач, Пряхин), а не глагольные формы с суффиксом.

Интересно, что в старых писцовых книгах XVI–XVII веков встречаются прозвища Мот, Мотай, Замотай — все они фиксируются в основном в крестьянской среде. Фамилия Замотайкин — относительно редкая, она не попала в массовые списки дворянских родов, что указывает на её однозначно крестьянское или мещанское происхождение. В отличие от широко распространённых фамилий на -ов, эта форма сохранила разговорную живость прозвища: «Замотайка» звучит скорее как насмешливое внутрисемейное имя, которое потом закрепилось официально.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Мотаев, Моталин, Замотаев — Замотайкин стоит особняком из-за уменьшительного суффикса. Такие «ласкательные» формы в фамилиях обычно указывали на младшего в роду или на человека, которого в детстве называли Замотайкой, а потом это прозвище перешло к детям. Географически фамилия чаще всего встречается в Вологодской и Кировской областях, где диалектное слово «замотайка» означало не только человека, но и беспорядочно намотанный клубок ниток — бытовую метафору, ставшую именем.