Фамилия Олькина образована по простой и прозрачной модели: к основе Ольк- добавили суффикс -ин, указывающий на принадлежность. В буквальном смысле Олькина — это «дочь или жена Ольки». Сама же основа Ольк- — это производная форма от крестильного имени Ольга. На Руси имя Ольга, пришедшее из скандинавского Helga («святая», «священная»), было популярно во всех слоях общества, и в народной среде оно дало множество уменьшительных вариантов: Оля, Олька, Оленька, Ольгуша. Форма Олька — не пренебрежительная, а обычная обиходная, как Ванька от Иван или Петька от Пётр. Именно от этого просторечного варианта и пошла фамилия.

По суффиксу -ин можно определить, что фамилия относится к так называемым «матронимическим» — то есть образованным от женского имени. В русской традиции это встречается реже, чем отчества от мужских имён, но вполне закономерно: если в семье главой или кормильцем была женщина, либо если ребёнок рос без отца, его могли записать по матери. В случае с Олькиной речь идёт о женщине по имени Ольга, которая была настолько известна в своей округе, что её потомков прозвали «Олькины дети». Со временем притяжательное прилагательное закрепилось как фамилия.

Географически фамилия Олькина не привязана к какому-то одному региону — она встречается в центральных областях России, на Урале и в Поволжье. Однако из-за того, что форма Олька считалась простонародной, носители фамилии чаще всего происходили из крестьянской или мещанской среды. В дворянских родах предпочитали более книжные варианты типа Ольгин или Ольгов.

Любопытно, что фамилия Олькина могла возникнуть и независимо в разных семьях — везде, где жила женщина по имени Ольга, которую в быту звали Олькой. Поэтому у фамилии нет единого родоначальника, и разные ветви Олькиных не обязательно связаны кровным родством. В современных справочниках фамилия фиксируется как женская форма (Олькина), мужская соответственно — Олькин.