Фамилия Павлигина — женская форма фамилии Павлигин, и её разбор стоит начать с мужского варианта. В основе фамилии лежит имя или прозвище Павлыга. Это уменьшительно-ласкательная или просторечная форма от крестильного имени Павел (от латинского paulus — «маленький»). В русском языке суффикс -ыг- (-иг-) встречается нечасто, но он характерен для северных и северо-западных говоров, где так могли образовывать прозвища: Павлыга, как и, например, Ваньга, Степыга. В других регионах более привычны суффиксы -уш-, -юш- (Павлуша), поэтому фамилия Павлигин с большой вероятностью указывает на географическое происхождение из Поморья, Вологодчины или Архангельской области.

С точки зрения словообразования, фамилия Павлигин — «патронимическая»: суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Павлыгин, то есть сын Павлыги. Со временем безударный гласный в корне мог измениться: Павлыгин превратилось в Павлигин, что и закрепилось на письме. Встречается и вариант Павлыгин, но он заметно реже.

Сословная принадлежность носителей фамилии скорее всего крестьянская или посадская. Дворянские роды с такой фамилией в исторических источниках не прослеживаются. Павлигины — это люди, чей предок получил прозвище в бытовом общении, и оно закрепилось за потомками. Других вероятных корней у фамилии нет: к словам «павлин» или «павлик» (в значении «петух») она не имеет отношения, несмотря на внешнее сходство.

Таким образом, фамилия Павлигина означает «дочь или жена Павлыги», а сам Павлыга — это простонародная форма имени Павел, бытовавшая на Русском Севере.