Фамилия Сухилина — женская форма от Сухилин, и её происхождение напрямую связано с прозвищем или нецерковным именем Сухиля. В основе лежит прилагательное «сухой». В древнерусском языке слово «сухой» имело не только прямое значение (не мокрый), но и переносное: худой, тощий, сухопарый человек. Так могли прозвать высокого и худощавого мужчину, либо, реже, человека с сухим, необщительным характером.

Суффикс -ин в фамилии Сухилин указывает на принадлежность: «чей?» — Сухилин, то есть сын или потомок Сухили. Это типичная модель для русских фамилий, образованных от прозвищ с уменьшительным суффиксом -я. Форма Сухиля звучит ласкательно или пренебрежительно, что характерно для бытовых имён Древней Руси, не связанных с крещальным календарём.

В русской ономастике известен и другой вариант осмысления корня — через глагол «сушить» или существительное «сухмень» (засуха, сухое место). Однако для фамилии Сухилина версия с прозвищем по внешнему виду остаётся основной. Сравните с однокоренными фамилиями: Суханов, Сухин, Сухарьков — все они восходят к тому же корню, но через разные словообразовательные модели. Сухилин стоит в этом ряду особняком благодаря редкому суффиксу -ил-.

Географически фамилия Сухилина встречается в основном в центральных и северных регионах России, особенно в Вологодской, Костромской и Архангельской областях. В этих местах прозвища по внешним признакам были особенно распространены среди крестьян, и фамилии закрепились в XVI–XVII веках, когда начался массовый учёт населения.

Встречается также вариант Сухилин с ударением на второй слог (Сухи́лин), но в большинстве говоров ударение падает на первый — Су́хилин. Разница в произношении не меняет смысла, но может указывать на диалектные особенности региона, откуда пошёл род.