Фамилия Палилкин — яркий пример того, как прозвище, данное по действию или занятию, закрепилось в родовом имени. Её основа — глагол «палить» в значении «жечь, обжигать, опаливать». В отличие от более распространённых фамилий на -ов/-ев, здесь суффикс -ин, что указывает на принадлежность: Палилкин буквально означает «сын Палилки» или «человек из семьи Палилки». Палилка — так в старину могли назвать человека с характерным поведением или профессией.

Самая вероятная версия происхождения — прозвище, данное тому, кто профессионально занимался чем-то, связанным с огнём. Это мог быть кузнец, работавший у горна, стеклодув, обжигавший посуду, или даже пчеловод, который окуривал дымом ульи (пасечников нередко дразнили «палилками»). Возможен и более бытовой вариант: так могли прозвать неосторожного человека, который часто обжигался или нечаянно подпаливал одежду, или, наоборот, поджигателя.

Менее вероятная, но допустимая версия связывает фамилию с уменьшительной формой имени Павел — Паля, Палилка. Однако в этом случае естественнее было бы ожидать фамилию Палькин или Павлов. Глагольная основа «пали-» выглядит убедительнее, тем более что в русских говорах слово «палилка» фиксировалось именно в значении «тот, кто палит».

Фамилия Палилкин встречается нечасто и имеет отчётливую региональную привязку. По данным переписей и архивов, основная масса носителей сосредоточена в центральных и северных областях России — в Ярославской, Костромской, Вологодской губерниях. В этих краях традиционно были развиты кузнечное и гончарное ремёсла, что косвенно подтверждает «профессиональную» версию.

В отличие от фамилий вроде Палин или Пальцев, где корень может быть затемнён, у Палилкина связь с действием прозрачна. Это «говорящая» фамилия, которая сразу выдаёт характер или занятие предка. Носители фамилии могут быть уверены: их предок был человеком дела, чья работа или привычка были связаны с огнём и жаром.