Фамилия Данилочкина образована от имени Данилочка — уменьшительно-ласкательной формы крестильного мужского имени Даниил (в народном звучании — Данила). Само имя древнееврейского происхождения, его значение — «мой судья — бог». Один из почитаемых покровителей этого имени — библейский пророк Даниил.

В основе фамилии лежит неканоническая, бытовая форма имени. Модель образования — суффикс -к- (указывающий на уменьшительность), затем стандартный русский суффикс -ин-, который в женском роде даёт окончание -а. Такая модель типична для фамилий, возникших в среде простых сословий: крестьян, мещан, ремесленников. Имя Данилочка в повседневном обиходе давали ребёнку, а затем оно закрепилось за всем родом в форме притяжательного прилагательного: «чей сын?» — Данилочкин, а для женщины — Данилочкина.

Среди известных носителей фамилии — Всеволод Абрамович Данилочкин, саксофонист, пианист и аранжировщик, руководивший несколькими джазовыми ансамблями. Его пример показывает, что фамилия, уходящая корнями в народную среду, может встречаться и в профессиональной творческой среде.

Стоит отметить, что фамилия Данилочкина встречается реже, чем однокоренные Данилов, Данилин или Данильченко. Редкость суффикса -очк- (вместо более распространённого -к-) придаёт фамилии особый оттенок: она звучит ласковее и явно указывает на прозвищное происхождение, а не на формальное отчество. В документах XIX — начала XX века такая форма могла закрепиться, если в семье кого-то из Данил устойчиво называли Данилочкой, и это прозвище перешло на потомков.