Фамилия Шпилин — редкий случай в русском ономастиконе, где за основу взято не имя, не ремесло и не географическое название, а скорее всего, прозвище, связанное с острым предметом. Слово «шпиль» в русских говорах означало не только архитектурную деталь, но и «иглу», «шип», «колючку», а также «острый конец», «вершину». Отсюда и прозвище Шпиль — его могли дать человеку высокому, худощавому, с заострёнными чертами лица, либо, напротив, колкому на язык, язвительному. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Шпилин буквально «сын Шпиля» или «из семьи Шпиля».

Модель образования типична для русских фамилий XVI–XVII веков, когда прозвища на -а/-я переходили в фамилии на -ин. Интересно, что ударение в фамилии плавающее: одни носители произносят Шпи́лин (от «шпиль»), другие — Шпили́н (от глагола «шпилить» — колоть, задирать). Второй вариант встречается реже, но тоже имеет право на жизнь: в южнорусских говорах «шпилить» означало «дразнить», «приставать», что давало прозвище Шпила — задира. Тогда Шпилин — потомок такого задиры.

География фамилии узкая. По данным переписей и телефонных справочников, Шпилины чаще всего встречаются в Центральной России — Тверской, Ярославской, Московской областях, а также на Урале (Пермский край). Это наводит на мысль, что фамилия могла закрепиться в среде крестьян или посадских людей, а не дворянства: в «Бархатной книге» и родословных списках она не значится. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» Шпилин не упоминается, что подтверждает её редкость и локальный характер.

Однокоренные фамилии — Шпилев, Шпилькин, Шпильман (последняя — германского происхождения, но могла обрусевать). От Шпилина их отличает суффикс: -ев и -ов обычно крепятся к основам на согласный, а -ин — к основам на -а/-я. Таким образом, Шпилин стоит особняком как фамилия, образованная от личного прозвища с яркой образной подоплёкой.

Версия о связи с немецким «Spiel» (игра) или еврейским «шпиль» (история, рассказ) маловероятна: для таких заимствований в русской среде нет исторических предпосылок, да и суффикс -ин нехарактерен для фамилий иноязычного происхождения в центральной России. Скорее всего, перед нами исконно русское прозвище, которое закрепилось за одной крестьянской семьёй и дошло до наших дней.