Фамилия Пильчена — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. Скорее всего, это не вариант фамилии Пильченко (с украинским суффиксом -енко), а самостоятельное образование, за которым стоит либо географическое прозвище, либо профессиональное.

Основа «пильч-» восходит к слову «пильча» или «пильщик». В южнорусских и украинских говорах «пильча» — это либо уменьшительное от «пила», либо название человека, который работает пилой, пильщика. Суффикс «-ен(а)» в фамилиях встречается редко: он характерен для прозвищ, которые закрепились в форме притяжательного прилагательного женского рода (типа «Пильчена жена», «Пильчена дочь»). То есть фамилия могла означать «принадлежащий Пильче», где Пильча — прозвище главы семьи.

Есть и вторая версия: фамилия могла образоваться от названия населённого пункта — например, села Пильчи или Пильче на Украине (в Ровненской области есть село Пильче). В таком случае Пильчена — это указание на выходца оттуда, «пильченский» в сокращённой форме. Но эта версия слабее, так как фамилии на -ена от топонимов обычно выглядят как Пильченский, а не Пильчена.

Социальный контекст: фамилия явно недворянская. Носители, скорее всего, происходили из крестьян или ремесленников, связанных с лесным делом, строительством или плотницким ремеслом. Встречается фамилия преимущественно на западе Украины и в приграничных областях России, что подтверждает её диалектное происхождение.

Однокоренные фамилии — Пильченко, Пильчук, Пильчиков — все они указывают на то же ремесло, но Пильчена стоит особняком из-за редкого суффикса, который не даёт спутать её с более массовыми вариантами.