Фамилия Гудилкина — женская форма, а мужская, Гудилкин, образована через суффикс -ин, который в русской ономастике указывает на принадлежность: «чей?» — Гудилкин, то есть сын или потомок человека по прозвищу Гудилка. Основа здесь — глагол «гудить», то есть издавать гул, гудеть, играть на гудке (старинном струнном смычковом инструменте, предке гуслей) или просто шуметь, галдеть. В северных и центральных говорах «гудилой» или «гудкой» называли того, кто плохо, монотонно поет или играет, а также болтуна, пустомелю. В словаре Владимира Даля «гудок» — это и скрипка, и ленивый певчий, и вообще человек, который «гудит» без умолку.

Прозвище Гудилка могло закрепиться за мастером-музыкантом, бродячим скоморохом, который играл на гудке, — такие люди были заметны в деревне и часто получали фамилии по инструменту. Но не менее вероятно, что прозвище дали просто за громкий голос или привычку говорить без остановки. Суффикс -к- в основе (Гудилк-а) характерен для прозвищ, образованных от глаголов с оттенком действия: «гудить» → «гудилка» — тот, кто гудит. В современных русских фамилиях этот суффикс встречается реже, чем -л- (Гудилин), что делает Гудилкина более узнаваемой и менее стертой.

Встречается фамилия преимущественно в центральной России и Поволжье, особенно в Нижегородской и Владимирской областях, где гудок был распространен среди народных музыкантов. Дворянского происхождения у фамилии нет — это крестьянская или мещанская родовая модель, где прозвище отца перешло к детям в форме притяжательного прилагательного. Если искать однокоренные фамилии, то Гудин, Гудилин, Гудков — все они восходят к тому же корню, но с разными суффиксами, и Гудилкин стоит в этом ряду особняком из-за уменьшительно-пренебрежительного оттенка.