Фамилия Щелочилина — редкий пример, где основа вызывает почти химическую ассоциацию, хотя на деле всё упирается в быт и прозвища XVI–XVII веков. Вопреки первому впечатлению, связь со щёлочью как веществом маловероятна: в русских говорах слово «щёлок» (или «щелок») имело иное, более приземлённое значение.

Вероятнее всего, в основе лежит прозвище Щелочила, которое давали человеку, занимавшемуся вывариванием щёлока — едкого настоя из золы. В крестьянском хозяйстве щёлок использовали для стирки, мытья посуды и даже как народное средство. Прозвище могло закрепиться за тем, кто готовил этот раствор в больших объёмах, возможно, для всей деревни, или за тем, кто славился умением делать особенно «крепкий» щёлок. Другая, более прозаичная версия: в южнорусских и украинских говорах «щілочити» означало «трепать, тормошить», и прозвище могло относиться к суетливому или беспокойному человеку.

Фамилия образована по продуктивной модели: от прозвища на -ила (Щелочила) с помощью типичного русского суффикса принадлежности -ин, указывающего на родство: Щелочилин — «сын Щелочилы». Форма женского рода Щелочилина возникла как притяжательное прилагательное к женщине (жене или дочери) Щелочилы, а затем закрепилась в качестве фамилии.

С точки зрения географии, фамилия тяготеет к центральным и южным регионам России, где были распространены говоры с таким произношением. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении — скорее всего, от одного конкретного прозвища в одной местности. Сословных ограничений не было: носителями могли быть и крестьяне, и мещане, и однодворцы.

В написании стоит обратить внимание на букву «ё»: в большинстве документов фамилию фиксируют как Щелочилина, но в устной речи возможно ударение как на второй, так и на третий слог, что иногда приводит к ошибкам в официальных бумагах.