Фамилия Харчилин образована от прозвища или нецерковного имени Харчило. В её основе лежит глагол «харчить» — в северных и сибирских говорах это значило «кашлять», «харкать» или «издавать хриплые звуки». Человек с таким прозвищем мог страдать хронической болезнью горла или просто иметь сиплый, хриплый голос, что сразу бросалось в окружающим и закреплялось в бытовом имени.

Суффикс -ин указывает на типичную русскую модель образования фамилий от основ на -а, -я: Харчило → сын Харчилы → Харчилин. Такая словообразовательная цепочка встречается у многих фамилий от прозвищ с уменьшительным или уничижительным оттенком (ср. Кричилин, Сопелин). В документах XVI–XVII веков имя Харчило фиксируется в северных уездах — в Вологде, Каргополе, на Пинеге, что подтверждает ареал бытования диалектного слова.

Менее вероятна, но возможна связь с «харчи» — еда, пища (от тюркского «харч», «хардж» — расходы, траты). В этом случае прозвище Харчило мог получить либо запасливый хозяин, либо, наоборот, человек, который много ел и тратил. Однако диалектное значение «кашлять» встречается в источниках чаще и географически привязано точнее, поэтому версия с болезнью или особенностью голоса выглядит правдоподобнее.

Фамилия редкая, не попала в число распространённых дворянских или купеческих родов. Её носители в XIX веке — в основном государственные крестьяне и мещане из Архангельской и Вологодской губерний. Сейчас Харчилины встречаются рассеянно, без ярко выраженного регионального центра, но северный след угадывается по переписям и телефонным справочникам.

Однокоренные фамилии — Харчев, Харчиков, Харченко — образованы от тех же основ, но с разными суффиксами, что говорит о самостоятельных прозвищных ветвях, а не о едином роде. Харчилин стоит особняком из-за редкого суффикса -ил-, который придаёт прозвищу оттенок действия или состояния: Харчило — «тот, кто харчит».