Фамилия Панулина — женская форма, а её мужской вариант — Панулин. В основе фамилии лежит имя или прозвище Пануля. Это уменьшительно-ласкательная форма от канонического имени Пантелеймон (в просторечии — Пантелей) или от редкого имени Панфил (от греческого «всеми любимый»). Суффикс -уля характерен для народной, бытовой речи: так называли детей или близких, придавая имени оттенок нежности. Поэтому первый носитель фамилии, скорее всего, был сыном или внуком человека, которого в семье и в окружении звали Панулей.

Менее вероятная, но возможная версия связывает Панулю с польским или западнорусским словом «пан» — господин, барин. В таком случае Панулей могли прозвать крестьянина, который держался важно или работал на панской усадьбе. Однако для славянских фамилий более типично образование от крестильных имён, чем от социальных терминов, так что версия с Пантелеймоном выглядит надёжнее.

Фамилия Панулин встречается нечасто. По данным современных исследований, её очаги — центральные области России (Тверская, Московская, Ярославская губернии) и Поволжье. В этих регионах имя Пантелеймон было в ходу у крестьян и мещан. Сама фамилия образована по простой и распространённой модели «имя + -ин», что указывает на принадлежность к роду Панули — «чей?» — Панулин сын.

Интересно, что однокоренные фамилии — Панулов, Панушин, Панульченко — встречаются у украинцев и белорусов, где суффикс -уль- тоже активен. Но Панулин — форма с типично русским окончанием, и её носители почти наверняка имеют корни в великорусской среде. Дворянских родов с такой фамилией в исторических документах не зафиксировано: это фамилия простого люда, память о котором осталась только в архивах и метрических книгах.