Фамилия Гладилкина — женская форма, а её мужской вариант — Гладилкин. В основе фамилии лежит прозвище или профессиональное именование Гладилка. Слово «гладилка» в русских говорах имело несколько значений, и все они связаны с действием «гладить» — делать ровным, гладким.

Самое прямое значение — орудие труда. Гладилкой называли инструмент для выравнивания чего-либо: в крестьянском быту это мог быть деревянный брусок для разглаживания холстов после стирки, в плотницком деле — инструмент для шлифовки дерева, в кожевенном производстве — приспособление для выделки кожи. Человек, постоянно работавший с таким инструментом, мог получить прозвище Гладилка, которое затем перешло в фамилию.

Вторая версия отсылает к утюгу. В некоторых регионах России «гладилкой» называли сам утюг — сначала литой чугунный, потом угольный. В этом случае прозвище мог получить портной или белошвейка, чья работа была неразрывно связана с утюгом. Фамилия Гладилкин, таким образом, могла принадлежать потомкам портных, скорняков или домашних работниц, занимавшихся глажкой белья.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Гладилкин — значит «сын Гладилки». Такая модель образования типична для русских фамилий, произошедших от прозвищ или профессий, оканчивающихся на -а/-я. Важно заметить, что фамилия не имеет отношения к глаголу «гладить» в значении «ласкать» — это более позднее переносное значение, а в основе лежит именно конкретное ремесло или инструмент.

Фамилия встречается преимущественно в центральных и северных областях России, где были развиты текстильные промыслы и домашнее ткачество. Встречается также вариант Гладылкин — с буквой «ы» в корне, что отражает диалектное произношение (так называемое «оканье» или «ыканье»). В целом, Гладилкины — это потомки людей, чья жизнь была связана с шитьём, ткачеством или обработкой дерева, где требовалось сделать поверхность гладкой.