Фамилия Пимочкин — один из тех случаев, когда исходное имя почти исчезло из обихода, а фамилия осталась. В её основе лежит имя Пимочка — уменьшительная форма от канонического мужского имени Пимен. В православных святцах Пимен (от греческого «пастух», «пастырь») было не самым частым, но устойчивым именем, особенно среди духовенства. В народной речи оно быстро сократилось до Пим, а затем и до ласкательных вариантов: Пима, Пимка, Пимочка. Фамилия Пимочкин, таким образом, означает «сын Пимочки» или «потомок того, кого звали Пимочка».

Фамилия образована по стандартной для русских фамилий модели: к основе на -а присоединяется суффикс -ин. Это типичный «именной» суффикс, указывающий на принадлежность. Сравните: Иван — Иванов, но Илья — Ильин, и точно так же Пимочка — Пимочкин. Суффикс -очк- в основе — редкий гость в фамилиях. Обычно уменьшительные формы на -очка (Пимочка, Ванечка, Лизочка) закреплялись как прозвища в очень тёплой, семейной среде, а затем становились фамилиями. Это говорит о том, что предок носителя фамилии был в своём окружении «своим», младшим или особо ласково называемым.

Интересно, что фамилия Пимочкин почти не встречается в крупных исторических переписях центральных губерний. Её ареал — преимущественно южнорусские и поволжские регионы, где имя Пимен было более распространено, чем на севере. Встречается она и в среде старообрядцев, которые часто сохраняли архаичные и редкие имена.

Спорных версий у фамилии практически нет. От прозвища «Пима» (от диалектного «пима» — валенки) её отделяет чёткий суффикс -очк-, который указывает именно на личное имя, а не на предмет. А вот однокоренных фамилий много: Пименов, Пиманов, Пимкин, Пимов, Пимин. Все они восходят к одному корню — имени Пимен, но каждая фиксирует свою ступень народного сокращения. Пимочкин — самая ласковая из них.