Фамилия Пахилка — редкая и звучит не по-русски. В ней нет привычных суффиксов -ов, -ин или -ский, которые оформляли бы фамилию по модели «чей?» или «откуда?». Основа Пахил- и окончание -ка выдают украинское или белорусское происхождение: в этих языках фамилии на -ка (Хмарка, Шинкаренко, Пахилка) встречаются часто и обычно указывают на прозвище, а не на отчество.

Корень, скорее всего, восходит к слову «пахіл» или «пахил». В украинском языке «пахілий» значит «наклонённый», «согнутый», а «пахіл» — это уклон, склон, наклонное положение. Отсюда прозвище Пахил могли дать человеку с характерной осанкой — сутулому, хромому, тому, кто ходит, наклонившись. В говорах слово могло относиться и к кривому предмету, например, к покосившейся постройке, но в прозвище оно почти наверняка описывало внешность или походку.

Версия про связь с польским «pachołek» (слуга, батрак) менее вероятна. В польском это слово звучит иначе и не даёт формы Пахилка, а украинское «пахіл» ложится на фамилию прямо, без натяжек.

Фамилия Пахилка могла возникнуть в западных регионах Украины или в юго-западных областях Беларуси — там, где распространены прозвищные фамилии на -ка. В метриках XIX века такие фамилии часто фиксировали как у крестьян, так и у казаков, но без дополнительных данных сословную принадлежность определить сложно.

Исходное прозвище Пахил со временем превратилось в фамилию, а окончание -ка закрепило её в уменьшительно-ласкательной или обиходной форме. Так что человек с фамилией Пахилка — потомок того, кого в своём селе называли Наклонённым.