Фамилия Попилкова — женская форма от Попилков, и её разговорный, почти простонародный суффикс -ов указывает на то, что перед нами типичная русская фамилия, образованная от прозвища или имени. Основа здесь — «попилок», слово, которое в диалектах и просторечии XIX века означало нечто, связанное с пилой или процессом пиления. В прямом смысле «попилок» — это мелкий опилок, отход от пилки дров или обработки дерева. Скорее всего, фамилию дали человеку, который занимался распиловкой леса, был пильщиком или работал на лесопилке. В русских говорах слово «попилок» могло также обозначать невысокого, щуплого человека или, напротив, того, кто «пилит» — надоедает, придирается, но первая версия, ремесленная, выглядит убедительнее.

У фамилии есть любопытная особенность: она довольно редкая и не встречается в больших дворянских или купеческих родословных. Словарь Б. Унбегауна не фиксирует её среди типовых образований, что подтверждает её позднее и локальное происхождение. Сравните с однокоренными фамилиями: Пильщиков, Пилкин, Попилков — все они указывают на одно занятие, но суффикс -ок в Попилкове придаёт прозвищу уменьшительно-бытовой оттенок. Возможно, предок носителя фамилии был не просто пильщиком, а подручным, учеником или тем, кто собирал опилки — то есть занимал самую низкую ступень в ремесленной иерархии.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным регионам России, особенно к областям с развитым лесным промыслом — Вологодской, Архангельской, Костромской. Встречается она и в Поволжье, где лесосплав и пиление были основными занятиями. Поскольку фамилия оканчивается на -ова, а не на -ина, она образована по модели, типичной для крестьянских и мещанских фамилий, которые закрепились в XIX веке после отмены крепостного права. Иными словами, носительница фамилии Попилкова с большой вероятностью происходит из семьи лесорубов или плотников, чьё прозвище со временем стало наследственным.