Фамилия Щетилина — женская форма мужской фамилии Щетилин. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Щетина. В старину щетиной называли не только жёсткий волос животных, но и человека с колючим, неуживчивым характером, либо того, кто ходил небритым, с грубой щетиной на лице. Прозвище было распространённым: в документах XVI–XVII веков встречаются, например, крестьянин Щетина в Новгородской земле (1495 год) и московский подьячий Щетина (середина XVII века). Отчество от этого прозвища дало фамилию Щетинин, а форма Щетилин — её вариант, возникший под влиянием народного произношения или местных говоров.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — «Щетилин», то есть сын или потомок Щетины. Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ и имён, оканчивающихся на -а или -я. В отличие от фамилии Щетинин, которая встречается чаще, Щетилина и Щетилин — более редкие варианты, характерные для северных и центральных областей России, где окончание -ин могло заменяться на -ин/-ов в зависимости от диалекта.

Вторая версия, менее вероятная, связывает фамилию с профессией. Щетинником в некоторых регионах называли мастера, делавшего щётки из щетины. Однако в этом случае фамилия обычно оформлялась как Щетинников или Щетинин, а не Щетилин. Скорее всего, перед нами именно прозвищная основа.

География фамилии сегодня неширокая: носители Щетилиных встречаются в основном в Поволжье, на Урале и в Сибири. В дореволюционных источниках упоминаются крестьяне и мещане с этой фамилией из Вятской и Пермской губерний. Сословная принадлежность — в основном крестьянская, реже купеческая. Известных исторических личностей с такой фамилией нет, что типично для фамилий, не получивших дворянского статуса.