Фамилия Пилюкшина — женская форма фамилии Пилюкшин, и её происхождение стоит искать в прозвище или имени, связанном с диалектным словом. Основа здесь — «пилюк» или «пилюка», что в русских говорах, особенно северных и сибирских, означало нечто маленькое, щуплое, либо, в иных вариантах, «пилюкать» — говорить невнятно, мямлить или издавать тонкий, писклявый звук. Таким образом, прозвище Пилюкша могли дать человеку невысокого роста, худощавому, либо тому, кто говорил тихо и неразборчиво.

Суффикс «-ин» в мужской форме Пилюкшин указывает на принадлежность: «чей?» — сын Пилюкши. Это типичная модель для русских фамилий, образованных от прозвищ или имён на -а/-я. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще возникали от основ на твёрдый согласный, суффикс -ин закрепился за основами на мягкий или шипящий звук. Форма Пилюкшина, соответственно, означает «жена или дочь Пилюкшина».

Интересна и альтернативная версия, менее вероятная, но не лишённая оснований. В некоторых говорах «пилюк» — это вид гриба (например, сыроежка) или даже рыба (мелкий пескарь). Тогда прозвище могло относиться к человеку, который промышлял сбором грибов или ловлей мелкой рыбы. Однако связь с внешностью или манерой речи кажется более прямой и распространённой в ономастике: прозвища по физическим или поведенческим чертам давали чаще, чем по роду занятий, если занятие не было ярко выраженным ремеслом.

Географически фамилия Пилюкшина встречается нечасто, но имеет заметные следы в Поволжье и на Урале, что косвенно подтверждает её диалектное происхождение. В этих регионах слово «пилюкать» и его производные фиксировались этнографами. Социальный контекст здесь обычен для крестьянской среды: прозвище переходило в фамилию без сословных преград, и носители её, скорее всего, были государственными или помещичьими крестьянами.

Сравните с однокоренными фамилиями: Пилюгин (от «пилюга» — то же, что пилюк), Пилюков (от «пилюк» как уменьшительное), Пилюшин. Все они объединены общим корнем, но различаются суффиксами, что показывает, как в одном говоре одно прозвище могло дать начало нескольким фамилиям. В случае Пилюкшина суффикс -ш- (Пилюкша) — это редкий, но не уникальный вариант, добавляющий прозвищу оттенок нежности или пренебрежения, что тоже характерно для деревенского обихода.