Фамилия Лилейкин образована по одной из самых распространённых в русском языке моделей — с помощью суффикса -ин. Этот суффикс указывает на принадлежность: Лилейкин буквально означает «сын Лилейки» или «человек из семьи Лилейки». В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще давались по отцу (Иванов — сын Ивана), суффикс -ин нередко прикреплялся к прозвищам или именам, оканчивающимся на -а/-я. Именно такой случай мы и видим.

Основа фамилии — прозвище или некалендарное имя Лилейка. Оно могло возникнуть двумя путями. Первый, самый очевидный: от названия цветка лилии. В народной среде такие «растительные» прозвища давали по внешности (белокурый, стройный, нежный человек) или по характеру (кроткий, тихий). Второй вариант — уменьшительная форма от крестильного имени Лилей, которое в русских святцах встречается редко, но известно (греческое имя Лилей, возможно, связано с «лилией» или имеет другое происхождение). Однако более вероятно, что перед нами именно прозвище, а не производное от редкого канонического имени.

Географически фамилия Лилейкин тяготеет к центральным и северным областям России. Встречается она нечасто, что говорит о её локальном происхождении — скорее всего, от одного прозвища в конкретной крестьянской или мещанской среде. В дворянских родах такая фамилия не фиксируется: суффикс -ин в сочетании с «цветочной» основой типичен для простых сословий, где прозвища давали по бытовым приметам.

Интересная деталь: фамилия Лилейкин — не единственная в своём гнезде. Есть однокоренные Лилеев, Лилеин, Лилейников. Но Лилейкин стоит особняком: суффикс -к- в основе (Лилейк-а) придаёт прозвищу ласкательный или уменьшительный оттенок. То есть предка, скорее всего, звали не просто Лилей, а именно Лилейка — ласково, по-домашнему. Такая форма могла закрепиться в семье как обиходное имя, которое позже и перешло в фамилию.