Фамилия Бацилина образована от прозвища или имени Бацила — по распространённой модели с суффиксом -ин, который в русском языке указывает на принадлежность: «чей?» — «Бацилин сын», позже закрепившаяся фамилия. Основа здесь — не очевидное «бацилла» в значении «бактерия». В русских говорах слово «бацила» имело другое, более простое значение: так называли человека с заметными физическими особенностями — например, с большим ртом или широко открытым ртом (от глагола «бацить» — разевать рот, кричать). В некоторых диалектах «бацила» — это ещё и болтун, крикун, человек, который говорит громко и без умолку. Таким образом, первый носитель фамилии мог получить прозвище за голосистость или за манеру широко открывать рот при разговоре.

Встречается и версия, что Бацила — это вариант имени Вацлав (через польское Wacław, где w переходило в б в народном произношении). Но эта гипотеза менее убедительна: для южных и западных регионов России такое влияние возможно, но фамилия Бацилина не показывает заметной концентрации в пограничных с Польшей областях. По данным современных справочников, носители фамилии рассеяны по центральной России, встречаются в Поволжье, что скорее указывает на диалектное происхождение, чем на заимствованное имя.

Суффикс -ин — типичный для фамилий, образованных от основ на -а/-я. В отличие от -ов/-ев, которые крепились к основам на согласный, -ин выдаёт прозвище или имя, оканчивавшееся на гласный. Это одна из самых древних моделей русского фамильного именования, известная с XV–XVI веков. Фамилия Бацилина — женская форма, мужской вариант — Бацилин. В документах XVIII–XIX веков такие фамилии часто писали с окончанием -инъ, что отражало старую орфографию.

Сословная принадлежность предков по фамилии не определяется: Бацилины могли быть и крестьянами, и мещанами, и духовенством. Никаких известных дворянских родов с этой фамилией нет. В метрических книгах XIX века фамилия встречается в основном среди государственных крестьян и однодворцев — особенно в Тамбовской и Рязанской губерниях, где диалектное слово «бацила» было в ходу.