Фамилия Тиличкин — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с конкретным физическим или поведенческим признаком. Модель образования проста: суффикс -ин указывает на принадлежность («чей?»), а основа — Тиличк-а. Это уменьшительно-ласкательная форма от прозвища Тилик или Тиля, которое, в свою очередь, восходит к глаголу «тиликать».

В русских говорах «тиликать» значит бренчать, играть плохо или наспех, издавать тонкий дребезжащий звук. Чаще всего так говорили про неумелую игру на гармони, балалайке или гуслях. Соответственно, Тиличка — это либо прозвище плохого музыканта, либо, с иронией, человека, который постоянно что-то напевал или бренчал. Учитывая суффикс -к-, прозвище было явно не официальным, а домашним, деревенским — так могли дразнить соседа или мальчишку.

Версия о происхождении от полного имени (например, Тихон или Тит) маловероятна: от них образованы стандартные Тишин, Титов, а форма «Тиличка» для них нехарактерна. По той же модели возникли фамилии Тиликин, Тиликов, но Тиличкин стоит особняком из-за редкого суффикса -ичк-, который придаёт прозвищу отчётливый оттенок уменьшительности и бытовой фамильярности.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным регионам России, где диалектное «тиликать» было в ходу. Встречается она редко, что подтверждает её сугубо прозвищное, а не топонимическое или искусственное происхождение. Носитель фамилии Тиличкин — потомок человека, которого в своей среде запомнили как того, кто «тиликает», то есть бренчит, возможно, не слишком умело, но звонко.