Фамилия Пылькина образована от прозвища Пылька — и здесь важно не путать её с фамилией Пылькин, которая происходит от слова «пыль» и могла указывать на человека, работавшего с чем-то сыпучим, либо на тщедушного, мелкого человека. В случае с Пылькиной корень иной: это уменьшительная форма от имени Павел (через народные варианты Павел → Павло → Пылька). Смена начального «П» на «Пы» — типичное явление для северных и сибирских говоров, где «а» после мягкого согласного переходит в «ы»: Павел произносили как «Пывел», а уменьшительное «Павлушка» превращалось в «Пылька». Таким образом, Пылькина — это буквально «дочь или жена Пыльки», то есть человека, которого в быту звали уменьшительным именем от Павел.

Суффикс «-ин» (в женском роде «-ина») указывает на принадлежность: в русской традиции так образовывали фамилии от прозвищ и имён, оканчивающихся на -а, -я. Пылькин — Пылькина — типичная модель для крестьянской среды XVI–XVII веков, когда фамилии ещё не были закреплены за всеми сословиями и часто возникали как отчества. Интересно, что в переписных книгах Вятки и Пермского края встречаются записи «Пылька Павлов сын» — это прямое подтверждение того, что Пылька было обиходным именем, а не прозвищем по профессии.

В отличие от фамилий на «-ов» (Пыльков), которые чаще встречаются на юге России, Пылькина — северная форма. Она распространена в Архангельской, Вологодской и Кировской областях, а также среди старообрядческих семей, уходивших в Зауралье. Фамилия не имеет отношения к слову «пыль» в значении «мелкая пыльца» или «пыльник» (часть цветка) — это ложная этимология, которую иногда предлагают в интернете. Если бы основа была «пыль», фамилия звучала бы как Пыльев или Пылев, а не Пылькин.

Вариант написания с «ы» после «п» — не ошибка, а диалектная особенность. В документах XIX века можно встретить написание «Пылькина» через «и» (Пилькина), что связано с аканьем в центральных губерниях, но исходная форма именно с «ы». Носителей фамилии немного — по данным современных телефонных справочников, она сосредоточена в основном в двух-трёх регионах, что говорит о локальном происхождении от одного родоначальника.