Фамилия Милейкина — женская форма фамилии Милейкин, и её происхождение, скорее всего, связано с личным именем или прозвищем, образованным от слова «милый». В русском языке суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей сын?» — Милейкин, то есть потомок человека по прозвищу Милейка. Само прозвище Милейка звучит уменьшительно-ласкательно: так могли называть приятного, доброго, обходительного человека или, наоборот, того, кто слишком мягок и уступчив.

Однако есть и более редкая, но правдоподобная версия: основа «Милей-» могла возникнуть от крестильного имени Милей (уменьшительная форма от Емельян или Милий). В этом случае фамилия теряет прозвищный оттенок и становится чисто патронимической. Спор между этими двумя гипотезами неразрешим без точных исторических записей о первых носителях, но в народной среде прозвище Милейка было распространённее, чем редкое имя Милей.

Географически фамилия Милейкина встречается в центральных и поволжских областях России, а также в белорусских и украинских землях, где суффикс -ейка в прозвищах и фамилиях — обычное явление (сравните: Козейка, Иванейка). В русском контексте такая форма с -ейка — признак нестоличного, диалектного происхождения: в северных говорах чаще использовали суффикс -ушк-, в южных — -ейк-.

Однокоренные фамилии — Милейко, Милейковский, Милеев — все они восходят к тому же корню «мил-», но различаются суффиксами, которые указывают на разную эпоху и регион образования. Милейкина, таким образом, стоит в ряду «ласковых» фамилий, которые давали не по профессии, а по характеру или внешности предка, и сохранила в себе этот уменьшительный оттенок до наших дней.