Фамилия Дудолкин — редкий образец, где суффикс -ин сочетается с основой, звучащей как уменьшительное имя. Если фамилии на -ин чаще всего образованы от имён и прозвищ на -а/-я (Петин, Кузьмин), то здесь исходное слово — Дудолка. Это либо ласкательное обращение к человеку по имени Дудол (краткая форма от Дудор или Дудорка), либо прозвище, данное за манеру игры на дудке или за высокий, «дудчатый» голос. Корень «дуд-» в русских говорах всегда связан с трубой, свирелью или полым предметом, поэтому прозвище мог получить и музыкант, и болтун, и человек с худощавым телосложением.

Вторая версия, менее очевидная, но исторически весомая: Дудолкин может восходить к календарному имени Дудор (разговорная форма Феодора). В северных и сибирских говорах имя Дудор нередко превращалось в Дудол через чередование «р/л» — явление, типичное для диалектной речи. Тогда Дудолка — это уменьшительное от Дудола, то есть «маленький Федя». Подобные переходы встречаются в фамилиях Дудоров и Дудолин, и Дудолкин стоит в одном ряду с ними, но с иным суффиксальным оформлением.

Географически фамилия тяготеет к Вятке и Пермскому краю — регионам, где фамилии на -ин вообще распространены шире, чем на -ов, и где имя Дудор (Феодор) было в ходу у старообрядцев. В переписных книгах XVII века встречаются крестьяне Дудолкины в Слободском уезде, что подтверждает севернорусское происхождение. Носители фамилии — потомки либо свободных землепашцев, либо мастеровых, игравших на дудках на ярмарках, но сословной элиты среди них не было: фамилия осталась в крестьянской и мещанской среде.