Фамилия Давидулин — редкая по своей словообразовательной конструкции. Если большинство русских фамилий на -ин образованы от основ на -а/-я (Давыд — Давыдов, но Давыда — Давыдин), то здесь мы видим суффикс -улин, который встречается в основном у фамилий, произведённых от прозвищ или имён с уменьшительным суффиксом -ул(а). Основа «Давидул» — это разговорная, народная форма крестильного имени Давид (в русской традиции чаще звучавшего как Давыд). Уменьшительное Давидул(а) могло означать «маленький Давид» или «Давид, которого ласково зовут Давидушка», где -ул- — характерный для русских говоров фамильярно-ласкательный аффикс (сравните: Микула, Петрула, Ванюла).

Такая модель фамилий — на -улин — чаще встречается в северных и сибирских говорах, где сохранились архаичные формы личных имён. В центральной России преобладали бы фамилии Давыдов или Давидов, а Давидулин — явный признак того, что предок носителя жил в регионе, где была распространена именно эта уменьшительная форма. Скорее всего, первый Давидулин — это сын человека по прозвищу или неофициальному имени Давидула, то есть «Давидулин сын».

Версия о происхождении от тюркского корня (например, от «давидул» как искажённого арабского имени) маловероятна: суффикс -ин — славянский патронимический, а основа явно восходит к библейскому Давиду через восточнославянскую фонетику. Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская, так как в документах XVII–XIX веков подобные формы фиксировались у податных сословий. Встречается она преимущественно в Поволжье и на Урале, что подтверждает её позднее закрепление и связь с простонародной речью.