Фамилия Паулина — редкий случай в русском ономастиконе: она не «примеряет» на себя суффикс принадлежности (-ов, -ин), а остаётся в форме женского имени. Чаще всего такие фамилии встречаются в западных и южных регионах бывшей Российской империи, где польская, украинская или белорусская традиция допускала патронимы без переоформления. В русской же среде фамилия Паулина могла возникнуть как русификация польской фамилии Paulina или как наследие униатских и католических семей.

Основа фамилии — женское имя Паулина, латинского происхождения (Paula — «маленькая», «скромная»). В отличие от более частого Павлов (от мужского Павел), здесь исходным стало женское имя. Такое образование нетипично для русской фамильной модели, где фамилии от женских имён давались обычно вдовам или детям, если отца не было в живых, либо в тех случаях, когда прозвище по матери закреплялось за потомками. Но в случае с Паулина это не обязательно указывает на матриархальный сценарий: скорее всего, фамилия зафиксирована в той форме, в которой её записал писарь, — без суффикса, просто по имени главы семьи.

По географии фамилия тяготеет к западу: чаще всего её носители встречаются в Беларуси, на Волыни, в Подляшье и в польских губерниях. В Российской империи XIX века такие «голые» фамилии без суффикса (Паулина, Аделина, Эмилия) нередко давали детям-сиротам или подкидышам, но это лишь одна из версий, не подтверждённая массовыми данными. В польской традиции фамилия Paulina могла быть образована от отчества: «сын Паулины» — и со временем потеряла окончание -ский/-ская.

Если сравнивать с однокоренными, то Паулина стоит особняком от фамилий Паулин, Паулинов, Паулини. Последние — явные патронимы на -ин (чей? — Паулин). А вот Паулина без суффикса — это, по сути, застывшее имя в именительном падеже. В письменных источниках XVIII–XIX веков такую форму могли дать крестьянину, у которого в метрике стояло просто «Паулина» без фамилии, и при переписи это слово записали как родовое прозвание.

В современной России фамилия Паулина — редкость. Её носители, скорее всего, потомки выходцев из западных губерний или поляков, переселившихся вглубь страны после разделов Речи Посполитой. В словарях фамилий (например, у Б. Унбегауна) она не упоминается как типично русская, что только подтверждает её пограничное, западнославянское происхождение.