Фамилия Пукалкин образована от прозвища или нецерковного имени Пукалка. В русских говорах слово «пукалка» имело несколько значений, и определить, какое именно легло в основу фамилии, можно только с оговорками. Самое прямое и распространённое — игрушечное ружьё, стреляющее пробкой или пистонами, то есть «пукалка» как детская забава. Прозвище Пукалка могли дать ребенку, который любил шуметь, баловаться с такой игрушкой, или же взрослому человеку за несерьёзный, «игрушечный» характер.

Менее очевидная, но лингвистически возможная версия связывает фамилию с глаголом «пукать» в значении «лопаться, трескаться, издавать глухой звук». В этом случае прозвище могло относиться к человеку с громким голосом или, напротив, к тому, кто говорил невнятно, «пукал» себе под нос. Третье, очень редкое диалектное значение — «пукалкой» в некоторых областях называли небольшую печную заслонку или вьюшку, но эта версия наименее вероятна для образования личного прозвища.

Словообразовательная модель фамилии проста и типична для русского севера и центра: суффикс -ин указывает на принадлежность. Пукалкин буквально значит «сын Пукалки» или «человек из рода Пукалки». Фамилия не относится к числу распространённых и не имеет дворянских корней — это типичная крестьянская или мещанская фамилия, возникшая в среде, где прозвища давались по бытовым, часто шутливым, признакам. Встречается она преимущественно в центральных областях России и в Поволжье, но нигде не образует плотных гнёзд.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Пукалов, Пуканов) показывает, что основа «пук-» в русской ономастике редкая и почти всегда связана со звукоподражанием. В отличие от фамилий, образованных от церковных имён или названий профессий, Пукалкин несёт отпечаток деревенского быта и народного юмора: предок носителя фамилии, скорее всего, был человеком, за которым закрепилось забавное уличное прозвище, и потомки приняли его как официальную фамилию при переписях XIX века.