Фамилия Павелинов — это типичный пример «вторичной» фамилии, образованной не напрямую от имени или прозвища, а от другой фамилии или отчества. Суффикс -ов указывает на принадлежность, но в данном случае он наслоился на уже готовую основу «Павелин».

В основе лежит крестильное имя Павел (от латинского paulus — «малый»). Уменьшительная форма Павелко (характерная для украинского, белорусского и южнорусского говоров) со временем превратилась в фамилию Павелко или Павелкин. Однако в фамилии Павелинов мы видим суффикс -ин, который в русском языке обычно образует притяжательные формы от основ на -а/-я: Павел → Павелин (сын Павла, слуга Павла). То есть сначала возникла фамилия Павелин (или отчество в форме краткого прилагательного), а затем к ней добавили патронимический суффикс -ов, что для русского языка избыточно, но не редкость.

Такая модель — «двойной патроним» — встречается в фамилиях, которые оформлялись в несколько этапов. Например, сначала человека звали Павел, его сына — Павелин («Павлов сын»), а внука уже записали как Павелинов («сын Павелина»). Это говорит о том, что фамилия сложилась достаточно поздно, когда канцелярская традиция уже требовала единого стандарта на -ов/-ев, и чиновники «наращивали» суффикс к уже бытовавшему прозванию.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и западнорусским областям, где форма «Павелко» и производные от неё были распространены. Встречается она и у старообрядцев, которые часто сохраняли архаичные модели именования. По сословной принадлежности Павелиновы в основном были крестьянами или мещанами — в дворянских родословных книгах эта фамилия не зафиксирована.

Интересно, что однокоренные фамилии — Павлов, Павлюков, Павленко, Павелкин — разошлись по разным диалектным зонам, а Павелинов остался сравнительно редким. Если ваш предок носил эту фамилию, есть большая вероятность, что родом он из Черноземья, Слобожанщины или Поволжья, где украинское влияние смешивалось с великорусским говором.