Фамилия Пигалкин — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с голосом или манерой говорить. Корень здесь — «пигалка» (или «пигалик»). В русских говорах так называли не только маленькую птицу, чибиса, но и человека: «пигалицей» презрительно дразнили низкорослого, тщедушного, а то и просто писклявого, визгливого. Слово звукоподражательное — от «пи-и-и», тонкого крика птицы. Поэтому первый и самый прямой вариант: предок получил прозвище Пигалка за тонкий, резкий голос, манеру говорить пискляво или за невысокий рост.

Фамилия образована по стандартной восточнославянской модели: прозвище на -а плюс притяжательный суффикс -ин. Пигалкин буквально означает «сын (или потомок) Пигалки». Суффикс -ин в русских фамилиях указывает на принадлежность к конкретному лицу, в отличие от -ов/-ев, которые чаще крепились к именам и прозвищам на твёрдый согласный. Встречается и параллельная форма — Пигалёв (от Пигаль), но она заметно реже.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку и центру России. По данным переписей и телефонных справочников, Пигалкины чаще всего встречаются в Кировской, Нижегородской, Вологодской областях и в Пермском крае. Это косвенно говорит о том, что прозвище бытовало именно в северных и среднерусских говорах, где слово «пигалка» было в ходу. В южных регионах, где чибиса чаще называли «чибис» или «луговка», фамилия практически не встречается.

Версия о происхождении от названия птицы — основная и общепринятая. Альтернативная гипотеза, возводящая фамилию к тюркскому корню (например, к слову «пига» — «знак», «метка»), лишена доказательств и не подтверждается ни ареалом фамилии, ни историческими документами. В словарях русских фамилий (в частности, у Б. Унбегауна) Пигалкин рассматривается именно в ряду прозвищ от названий птиц, наряду с Чижиковым, Воробьёвым и Сорокиным, но с ярко выраженной характеристикой голоса или внешности.

Сословных ограничений у фамилии не было: Пигалкиным мог быть и крестьянин, и мещанин, и священник. Встречаются записи о Пигалкиных среди однодворцев Елецкого уезда (XVII век) и среди государственных крестьян Вятской губернии. В дворянские родословные книги фамилия не попала — это скорее фамилия простонародная, крестьянская или посадская.