Фамилия Пилевина — женская форма мужской фамилии Пилевин. Её основа — прозвище или нецерковное имя Пиля, которое могло образоваться от глагола «пилить» или существительного «пила». В русских говорах слово «пила» употреблялось не только как название инструмента, но и как характеристика человека: так могли назвать въедливого, придирчивого, «пилящего» собеседника или того, кто постоянно требует, надоедает. В некоторых областях «пилой» называли худого, высокого человека — по ассоциации с длинным и тонким предметом.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Пилевин — «сын Пили» или «человек из рода Пили». Это типичная модель для русских фамилий, образованных от прозвищ и имён, оканчивающихся на -а/-я. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще формировались от основ на твёрдый согласный, -ин закрепился за основами на мягкий или шипящий. В данном случае исходная форма — Пиля.

Встречаются и другие версии. Например, в некоторых диалектах «пиля» означало «птенец», «цыплёнок» — отсюда прозвище могло достаться маленькому или суетливому человеку. Однако эта версия менее распространена: в русской ономастике прозвища от названий птенцов встречаются реже, чем от бытовых предметов и действий.

Географически фамилия Пилевин (и её женская форма) тяготеет к северо-западным и центральным регионам России, особенно к Псковской и Новгородской областям, где сохранилась диалектная лексика, связанная с «пилой» и «пилением». В этих местах прозвища по профессиональным и поведенческим признакам были особенно живучи.

Сословной привязки у фамилии нет: её могли носить и крестьяне, и ремесленники, и мещане. В дореволюционных документах встречаются записи крестьян Пилевиных из Новгородской губернии — например, в исповедных росписях XIX века. Склонение женского варианта по падежам стандартное: Пилевиной, Пилевину. В современной России фамилия редкая, что делает её хорошим маркером для генеалогического поиска: если предки носили её, велика вероятность, что они жили компактно в одном уезде.