Фамилия Сочалина — довольно редкая и прозрачная по своему происхождению. Её основа — слово «сочный», но не в прямом смысле «наполненный соком», а в переносном, народном значении. В русских говорах «сочным» могли называть человека упитанного, здорового, с румянцем, либо, напротив, того, кто любил сочно и красочно выражаться — балагура или острослова. В некоторых диалектах «соча» — это ещё и прозвище для того, кто постоянно «сочится», то есть плаксивого или нытика, но это значение менее вероятно для основы фамилии.

Модель образования проста и характерна для центральной России. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «Сочалин» — это сын или потомок человека по прозвищу Сочала. Сначала возникло прозвище Сочала (от «сочный» с уменьшительным или пренебрежительным суффиксом -ала, как, например, «кричала»), а затем от него образовалась фамилия. Форма Сочалина — это женский вариант, который в русской традиции закрепился как неизменяемая фамилия для женщин.

Географически фамилия тяготеет к южным и центральным областям России, особенно к Тамбовской, Рязанской и Воронежской губерниям, где диалектное слово «сочный» в значении «видный, дородный» было в ходу. Встречается она и на Урале, куда переселенцы принесли её в XVIII–XIX веках.

Интересная деталь: в отличие от многочисленных фамилий на -ов (Сочнев, Сочнов), фамилия Сочалин сохранила более архаичную словообразовательную модель. Она не отсылает к ремеслу или еде (сочень — лепёшка), а прямо называет внешний признак или характер человека. Поэтому предки Сочалиных, скорее всего, не были пекарями или торговцами, а получили прозвище за стать или живой нрав. Сословный состав — в основном крестьяне и мещане, дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.