Фамилия Пилюгаева — женская форма фамилии Пилюгаев, и её происхождение стоит искать в прозвище или имени дальнего предка по мужской линии. Основа фамилии — слово «пилюга» или «пилюгай». В русских говорах это слово имеет несколько значений, и чтобы понять, какое из них легло в основу, нужно разобраться в контексте.

Наиболее вероятная версия связывает фамилию с диалектным глаголом «пилюкать» — то есть пиликать, плохо играть на музыкальном инструменте, издавать резкие, неприятные звуки. В этом случае «пилюга» — человек, который пиликает, или просто тот, кто надоедает однообразным звуком. Вторая версия отсылает к слову «пилюля» — маленький шарик, комочек. В переносном смысле так могли прозвать невысокого, кругленького человека. Третья, менее распространённая гипотеза, предполагает связь с тюркским корнем, где «пилю» может означать «слон» (от тюркского «пил»), но это маловероятно для фамилии, бытующей в центральной России.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Пилюгаев — сын Пилюги. Это типичная модель образования русских фамилий от прозвищ или личных имён, оканчивающихся на мягкий согласный или -а/-я. Интересно, что фамилия Пилюгаев встречается в нескольких регионах, но особенно часто фиксируется в Поволжье, в частности в Ульяновской и Самарской областях. Это позволяет предположить, что прозвище было распространено именно в говорах этой местности.

Таким образом, предок носительницы фамилии Пилюгаева, скорее всего, получил прозвище за манеру игры на каком-нибудь инструменте (или за её отсутствие) либо за внешность — невысокий, плотный человек. Фамилия не относится к числу дворянских или аристократических, а происходит из крестьянской или мещанской среды, что типично для фамилий, образованных от бытовых прозвищ.