Фамилия Тилилейкин — редкая и необычная, её происхождение сразу бросается в глаза благодаря суффиксу. В русских фамилиях суффикс -ин обычно указывает на принадлежность: «чей?» — Тилилейкин, то есть «сын Тилилейки». А вот основа, Тилилейка, и есть главная загадка.

Скорее всего, Тилилейка — это прозвище или мирское имя, образованное от глагола «тилиликать». В русских говорах это слово означало «напевать, наигрывать что-то однообразное, негромкое», часто с оттенком шутливости или несерьёзности. Так могли прозвать человека, который постоянно напевал под нос, играл на простом музыкальном инструменте (например, на дудке или балалайке) или даже болтал без умолку. Прозвища, данные по привычке или манере поведения, были очень распространены в крестьянской среде — они закреплялись за человеком и переходили к его детям.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с диалектным словом «тилилей» (или «тили-тили»), которое в некоторых областях обозначало нечто хрупкое, лёгкое или даже пустое, никчёмное. В этом случае прозвище могло быть ироничным.

Суффикс -ейк- в основе (Тилилейка) — характерный признак северных и центральных русских говоров, особенно Архангельской, Вологодской, Вятской губерний. Такие уменьшительно-фамильярные формы имён и прозвищ (ср. Ванька, Петька, но в более мягком варианте) часто становились основой для фамилий. Географически фамилия Тилилейкин, судя по архивным данным, встречается в основном в Поволжье и на северо-востоке европейской России — это подтверждает народное, а не книжное происхождение.

Сравните с однокоренными фамилиями: Тилилин, Тиликин, Тиликов — все они восходят к той же звукоподражательной основе «тили-тили». Но Тилилейкин стоит особняком: суффикс -ейкин делает её более разговорной, «деревенской» по звучанию, в отличие от более литературных вариантов. Социально предки носителя этой фамилии — скорее всего, крестьяне или ремесленники, получившие прозвище за характерную черту: напевность, болтливость или любовь к музыке.

Никакой знати или боярских родов за фамилией не числится — это чисто народная, прозвищная фамилия, каких в русской ономастике тысячи, но каждая со своей историей.