Фамилия Пылайкова — женская форма фамилии Пылайков. Её основа — глагол «пылать», то есть гореть, сверкать, излучать жар. В русских говорах у этого слова были и переносные значения: «пылкий» человек — вспыльчивый, горячий, страстный. Скорее всего, прозвище Пылай или Пылайко дали человеку с таким характером.

Суффикс -к- в основе указывает на то, что прозвище было образовано по распространённой в XVI–XVII веках модели: от глагольной основы с помощью суффикса -ай/-яй (Пылай) и далее уменьшительно-уничижительного -к(о). Такие формы бытовали в северных и центральных регионах России, особенно в новгородских и вятских землях. Фамилии на -ов/-ев от подобных прозвищ — обычное дело для крестьянского сословия.

Встречается также версия, что Пылайков — это вариант фамилии Пылаев. Обе образованы от одного корня, но Пылайков — более редкая, с менее типичным суффиксом. В говорах слово «пылай» могло означать не только человека, но и предмет: например, так называли факел или головню. Однако прозвищное происхождение от черты характера кажется более правдоподобным, поскольку фамилии от названий предметов в этой модели встречаются реже.

В документах фамилия почти не фиксируется до XIX века, что говорит о её локальном бытовании. Сейчас носители Пылайковых встречаются в основном в Пермском крае, Кировской области и на Урале — то есть там, где сохранялись архаичные говоры и словообразовательные модели.