Фамилия Миловкин образована от имени или прозвища Миловка. В основе лежит либо мужское имя Мил (из краткой формы Мил от Милован, Милодар, Милослав), либо прозвище от прилагательного «милый» — так в народе могли назвать приятного, обходительного человека. Суффикс -к- в прозвище Миловка типичен для уменьшительно-ласкательных форм, а окончание -ин указывает на принадлежность: Миловкин буквально значит «сын Миловки».

Это одна из тех фамилий, где непросто определить, от какого именно корня пошло прозвище. В русских говорах слово «миловка» имело и конкретные значения: в некоторых регионах так называли любимую женщину, возлюбленную, а в псковских и тверских диалектах — ещё и особый сорт яблок («миловка» — сладкое яблоко). Поэтому не исключено, что прозвище могло закрепиться за садоводом или за человеком, торговавшим этим сортом.

Морфология фамилии довольно редкая. Продуктивный суффикс -ин обычно присоединяется к основам на -а/-я, но здесь основа Миловк- — с суффиксом -к-, что встречается реже, чем простые формы вроде Милов или Миловский. Сравните с однокоренными: Милов, Миловский, Милютин, Миляев. Миловкин стоит особняком: он как бы «второго порядка» — от уменьшительного прозвища, а не от полного имени.

Географически фамилия встречается в основном в центральных областях России и в Поволжье, но не частотна. По данным переписей и архивов, носители Миловкиных фиксировались преимущественно в крестьянской среде. Это типичная патронимическая фамилия, закрепившаяся в XVIII–XIX веках: дети Миловки стали Миловкиными, и прозвище перешло в наследство.