Фамилия Биленкина — женская форма, а её мужской вариант Биленкин. В центре внимания здесь не корень, а суффикс: фамилия образована по продуктивной модели «основа + -ин», которая в русском языке указывает на принадлежность. Биленкин — буквально «чей?» — сын или потомок человека по прозвищу Биленка.

Прозвище Биленка, скорее всего, восходит к глаголу «бить» или к слову «било» (язык колокола, орудие). В русских говорах «биленка» могло означать либо бойкого, драчливого человека, либо того, кто работает с молотом, бьёт масло или лён. Менее вероятна, но не исключена связь с диалектным «билень» — так в некоторых областях называли толстый прут или дубину, то есть прозвище могло относиться к рослому, крепкому человеку.

Фамилия редкая, встречается в центральных и южных регионах России, особенно в Воронежской и Тамбовской областях. Это указывает на то, что прозвище бытовало в среде однодворцев и государственных крестьян, а не в дворянской среде. Суффикс -ин здесь типичен для фамилий, образованных от слов женского рода с окончанием -а, что логично: Биленка — прозвище, а не каноническое имя.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Биленко, Биленков) показывает, что в украинской традиции закрепилась форма с суффиксом -ко (Биленко), а в русской — с -ин. Если Биленко — это «маленький била» или «сын билы», то Биленкин — уже «внук» или «потомок» того же человека, но с более жёсткой привязкой к роду. Таким образом, носительница фамилии Биленкина может считать своим предком человека, которого в деревне прозвали за характер или занятие Биленкой.