Фамилия Пильгина — женская форма фамилии Пильгин. Её основа, скорее всего, связана с диалектным словом «пильга». В говорах Русского Севера, особенно в Архангельской и Вологодской областях, «пильгой» называли колокольчик, бубенчик, а также любой звенящий предмет. Прозвище Пильга могли дать человеку с громким, звонким голосом или тому, кто носил с собой бубенцы — например, ямщику, пастуху или скомороху.

Суффикс -ин указывает на принадлежность к роду: Пильгин — «сын или потомок Пильги». Такая модель образования (прозвище + -ин) типична для русских фамилий, возникших в северных и центральных регионах России. В отличие от фамилий на -ов, которые чаще образовывались от имен на согласный, -ин присоединялся к основам на -а, -я.

Менее вероятная, но допустимая версия — связь с финно-угорским корнем. В карельском и вепсском языках есть слово «pilku» (капля, крапинка) или «pilg» (маленький). Учитывая, что фамилия распространена в Карелии и смежных районах, не исключено, что прозвище Пильга могло означать «малыш» или «рябой» (человек с веснушками). Однако русское объяснение через «пильгу»-колокольчик выглядит более прямым и вероятным: оно хорошо ложится на традицию давать прозвища по характерному звуку или профессии.

Фамилия Пильгин (и Пильгина) — нечастая, но устойчивая. Её носители встречаются в Вологодской, Архангельской областях и в Карелии, что подтверждает северное происхождение. В дореволюционных метрических книгах фамилия фиксируется в основном среди крестьян и мещан — никакого дворянского или боярского следа у неё нет. Это фамилия-прозвище, родившаяся в среде, где меткое слово прирастало к человеку и оставалось с его потомками.