Фамилия Пылайкин образована от прозвища или нецерковного имени Пылайка. Основа здесь — глагол «пылать», то есть гореть, полыхать. В русской традиции такие «огненные» прозвища давали людям с ярким, вспыльчивым характером, горячим нравом или, возможно, с рыжими волосами, которые ассоциировались с пламенем. В некоторых говорах «пылайкой» могли назвать и человека, который быстро загорается идеей, но так же быстро остывает.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ин указывает на принадлежность («чей?»), то есть Пылайкин буквально означает «сын Пылайки». Фамилия редкая, с ярко выраженной экспрессивной окраской. В отличие от более распространённых «огненных» фамилий вроде Пожарского или Огнева, Пылайкин сохраняет живую глагольную основу, что делает её более народной, диалектной по звучанию.

Географически фамилия тяготеет к центральным и поволжским регионам России, где встречаются схожие прозвищные формы. В документах XVII–XVIII веков можно найти упоминания крестьян и посадских людей с корнем «пыл» в прозвищах — Пылай, Пылаев, но Пылайкин встречается реже. Сословно фамилия, скорее всего, крестьянская или мещанская: сложные суффиксы с уменьшительным оттенком (-айк-) характерны для недворянской среды, где прозвища были более образными и бытовыми.

Спорных версий здесь немного. Иногда корень путают с «пыль» (от пылиться), но это ошибочно: в основе лежит именно «пыл» в значении жара, огня. Встречаются и попытки связать фамилию с тюркскими корнями, но для Пылайкина это натяжка — слово прозрачно славянское, и объяснять его через заимствования нет необходимости.