Фамилия Пальчикова напрямую связана с прозвищем Пальчик, которое в старину давали человеку невысокого роста. Слово «пальчик» в этом контексте — уменьшительное от «палец», и оно подчёркивало маленький рост, как бы сравнивая человека с коротким пальцем. Поэтому предок носителей этой фамилии, скорее всего, был невысоким.

Впрочем, есть и другая, менее очевидная версия происхождения. В некоторых говорах «пальчик» могло относиться к человеку ловкому, умелому, тому, кто работает руками, как пальцами. Отсюда — версия о связи прозвища с ремеслом. В частности, в старину пальчиками называли мастеров, занятых тонкой работой, например, ремонтом экипажей или строительством, где требовалась особая точность. Однако версия с ростом остаётся основной и наиболее правдоподобной.

Сам процесс формирования фамилии был долгим: сначала прозвище Пальчик закрепилось за конкретным человеком, а затем перешло к его детям и внукам в форме притяжательного прилагательного «Пальчиков» — то есть «сын Пальчика». Женская форма Пальчикова закрепилась за потомками по женской линии или как традиционное окончание для женщин в русских фамилиях.

Исторические документы подтверждают древность этого рода. В труде С. Б. Веселовского записан Пальчиков Гаврила Васильевич, 1614 год, Волхов. Это одно из ранних упоминаний, которое позволяет говорить о том, что фамилия бытовала в северных и центральных русских землях уже в начале XVII века. Точное место и время возникновения рода можно установить только через глубокие генеалогические исследования, но сам факт прозвища, лёгшего в основу, не оставляет сомнений в его народном, нецерковном происхождении.