Фамилия Пигулина образована по одной из самых распространённых в русском языке моделей: от прозвища или имени на -а/-я с помощью притяжательного суффикса -ин. Исходная форма — Пигуля. Такая модель типична для северных и центральных областей России, где фамилии на -ин столь же часты, как на -ов на юге.

Корень «пиг-» вызывает два основных толкования. Первое отсылает к диалектному глаголу «пигать» — пищать, издавать тонкий звук. В псковских и тверских говорах «пигулей» могли назвать плаксивого ребёнка, писклявого птенца или, по созвучию, маленькую птичку — пигалицу (чибиса). Второе, более прозаичное, связывают с «пигой» — так в некоторых областях называли сноп или небольшую копну сена. Прозвище Пигуля мог получить крестьянин, занятый уборкой урожая, или человек невысокого роста, похожий на «пигу» — нечто небольшое и округлое.

Версия с прозвищем от птицы кажется более убедительной: фамилии от названий пернатых (Сорокин, Гусев, Соловьёв) — один из самых старых и продуктивных пластов русской ономастики. Кроме того, слово «пигалица» в переносном смысле означало невзрачного, тщедушного человека, что хорошо ложится на модель прозвища.

Фамилия Пигулина не относится к числу дворянских или купеческих — её корни однозначно крестьянские. В дореволюционных переписях она встречается в основном в Тверской, Новгородской и Вологодской губерниях, что подтверждает северно-русское происхождение. Интересно, что в некоторых документах XIX века фамилию записывали через «о» — Пиголин, что отражает местное акающее произношение и лишний раз указывает на устный, а не книжный путь её закрепления.