Фамилия Орелкина — это женская форма фамилии Орелкин, а та, в свою очередь, принадлежит к самому распространённому в России типу фамилий: образована от личного прозвища или имени с помощью суффикса -ин. Суффикс указывает на принадлежность: Орелкин буквально значит «сын Орелки» или «из семьи Орелки».

Основа фамилии — слово «орёл» или его уменьшительная форма «орёлка». В русской ономастике прозвища, данные по птицам, встречаются повсеместно. Орлом на Руси называли человека гордого, зоркого, быстрого или, напротив, хищного и властного. Однако форма «Орелка» (с ударением на первом или втором слоге) могла быть не просто уменьшительной, а самостоятельным прозвищем. В северных и сибирских говорах, например, «орёлкой» иногда называли бойкую, расторопную женщину, что тоже могло закрепиться за родоначальником.

Есть и другая, менее очевидная версия: Орелкин могло быть образовано от нецерковного имени Орелка, которое давали в крестьянской среде до XVIII века. Такие «птичьи» имена (Сокол, Лебедь, Воробей) были распространены как обереги или пожелания. Имя Орелка могло означать «маленький орёл» — ласковое прозвище для ребёнка, которому желали силы и свободы, как у орла.

Фамилия Орелкина не принадлежит к числу редких дворянских, её носители в основном — выходцы из крестьян и мещан центральной России и Поволжья. В архивных записях XIX века Орелкины встречаются в Тверской, Костромской и Саратовской губерниях. Современная женская форма Орелкина закрепилась по той же модели, что и все фамилии на -ин: она не меняется по родам, а указывает на женщину из рода Орелкиных.