Фамилия Чапилкин — редкий пример, где основа почти наверняка не связана с именем или профессией, а происходит от прозвища по действию. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — сын Чапилки. В основе лежит глагол «чапать» или «чапить» (диалектное, означающее «хватать», «цапать», «брать»), а также родственное ему «чапаться» — «хвататься», «цепляться». Отсюда прозвище Чапилка могли дать человеку с цепкой хваткой, навязчивому или тому, кто постоянно за всё хватается. В некоторых говорах «чапать» значило «идти», «брести» (ср. «чапать по грязи»), тогда прозвище могло относиться к медлительному, неуклюжему пешеходу.

Морфологически фамилия прозрачна: суффикс -к- в основе (Чапилк-а) образует имя деятеля или предмета по действию, как в словах «царапка» или «хваталка». Это типичная модель для прозвищ, которые потом становились фамилиями в крестьянской среде. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые часто происходят от полных форм имён или названий профессий, -ин чаще закреплялся за прозвищами на -а/-я, особенно в северных и центральных губерниях России.

Географически фамилия редкая и не имеет выраженного очага распространения. Встречается в единичных записях, в основном в Поволжье и на юге России, что не противоречит диалектному происхождению — глагол «чапать» известен в южнорусских и украинских говорах. Сравните с однокоренными фамилиями: Чапин (от того же корня, но с другим суффиксом), Цапкин (с озвончением) или Чаплин (от «чапля» — цапля, но звучание иное). В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные модели описаны как характерные для прозвищ от глагольных основ, хотя сам Чапилкин не упомянут — что подтверждает его локальный и редкий характер.

Версия о связи с тюркским корнем (например, «чапык» — «быстрый», «резкий») маловероятна: суффикс -ин и типично русская словообразовательная цепочка указывают на славянскую основу. Сословно фамилия, скорее всего, крестьянская или мещанская: прозвища редко переходили в дворянские роды без документального закрепления. Таким образом, предок носителя фамилии Чапилкин — человек, получивший уличное прозвище за манеру хватать или цепляться, либо за походку, и это прозвище закрепилось за его потомками как фамильное имя.