Фамилия Павлышина образована от мужского крестильного имени Павел, которое в переводе с латинского означает «маленький». В основу фамилии легла не полная, а производная, уменьшительно-ласкательная форма имени — Павлыша. Так в прошлом могли звать ребенка, подростка или младшего в семье, и именно эта форма закрепилась за главой рода.

Фамилия построена по типичной для русских фамилий модели: к основе Павлыш- добавили притяжательный суффикс -ин, который отвечает на вопрос «чей?». Павлышин — значит «сын Павлыши», то есть потомок человека, которого в обиходе звали Павлышей. Суффикс -ин в русских фамилиях встречается реже, чем -ов, и обычно указывает на основу, заканчивающуюся на мягкий согласный или шипящий, как в данном случае.

Само имя Павел — одно из самых распространенных в христианском мире, оно принадлежало апостолу Павлу. Однако форма Павлыша не является строго канонической, это народный, бытовой вариант, который возник в живой речи. Подобные производные формы часто давали простым людям, поэтому скорее всего основатель рода Павлышиных был выходцем из рабочей или крестьянской среды. В среде дворянства и духовенства чаще использовали полные имена или формы, близкие к церковнославянским.

Интересно, что фамилия Павлышин встречается реже, чем однокоренные Павлов или Павлухин, что делает её более локальной и характерной для определенных регионов, где форма Павлыша была особенно употребительна. С течением времени потомки человека по имени Павлыша получили фамилию Павлышин, а для женщин, как и в большинстве русских фамилий на согласный, закрепилась форма Павлышина.