Фамилия Лудилина — женская форма фамилии Лудилин, и её разумно начинать с разбора мужского варианта. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Лудило. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Лудилин буквально означало «сын Лудилы», а со временем закрепилось как наследственная фамилия.

Корень «луд-» в русских говорах многозначен. Самое прямое объяснение — связь с глаголом «лудить», то есть покрывать посуду оловом, лудить. Лудилой могли называть ремесленника-лудильщика, мастера по лужению. В некоторых диалектах «лудить» означало также «пить без меры», «пьянствовать», так что прозвище могло характеризовать поведение. Ещё один вариант — от слова «луда»: в северных говорах так называли каменистую отмель, мель в море или реке, а в архангельских и поморских краях — и само побережье. Жителя такой местности или рыбака, промышлявшего у луд, могли прозвать Лудилой.

Морфологически фамилия редкая: модель на -ило (-ила) для прозвищ характерна для северных и северо-западных земель Руси (новгородские, псковские, архангельские говоры). Такие прозвища, как Лудило, часто становились фамилиями без дополнительных суффиксов, просто с притяжательным окончанием. Сравните с фамилиями Дудилин, Томилин, Гурилин — все они образованы по одному типу.

Географически фамилия Лудилины встречается в основном на Русском Севере и в центральных областях, куда переселялись северяне. В метрических книгах XIX века носители фамилии фиксируются в Вологодской, Архангельской и Костромской губерниях. Это косвенно подтверждает версию о промысловом или топографическом прозвище, а не о случайном бытовом имени.

В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» модель на -ило/-ила отмечена как одна из древних, но массово не распространившаяся. Фамилия Лудилин не принадлежала к дворянским и не попала в родословные книги, поэтому её носители — потомки крестьян, ремесленников или посадских людей.