Фамилия Павлышин (и её форма множественного числа — Павлышины) ведёт начало от крестильного имени Павел, которое в переводе с латинского означает «маленький». Однако напрямую от полной формы имени фамилию не образовали: в её основе лежит уменьшительно-ласкательный вариант Павлыша. Так в старину могли звать сына, внука или просто младшего родственника, носившего имя Павел. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Павлышин буквально значит «сын Павлыши», то есть потомок того, кого домашние звали Павлышей.

Модель образования здесь классическая для русских фамилий, но с интересным нюансом. Обычно от имён на -а образовывали фамилии с суффиксом -ин (как Павлышин), а от имён на твёрдый согласный — с суффиксом -ов (Павлов). Наличие формы Павлыша говорит о том, что в семье использовали именно ласкательный вариант имени, что характерно для бытового общения в среде крестьян и посадских людей. Подобные фамилии часто закреплялись за конкретной ветвью рода, чтобы отличать её от других Павловых в той же местности.

Точное время и место возникновения фамилии Павлышин установить сложно: процесс формирования русских фамилий растянулся на несколько столетий, с XVI по XIX век, и проходил в разных регионах неравномерно. Можно лишь утверждать, что фамилия оформилась в среде, где имя Павел было распространено, а форма Павлыша — органична для народной речи. Любопытно, что параллельно существовали и другие производные от того же корня: Павлычев, Павлухин, Павлюков. Все они образованы от разных уменьшительных форм одного имени, и Павлышин занимает в этом ряду своё место, сохраняя память о конкретном прозвище предка.

Сама фамилия — памятник славянской письменности и культуры, поскольку в ней соединились церковная традиция имени и живая разговорная стихия. Сегодня носители фамилии Павлышины встречаются в разных регионах России, но чаще всего — в областях с исторически плотным расселением русского населения, где фамилии на -ин традиционно преобладали.