Фамилия Трефилкин — один из тех случаев, когда за привычным русским суффиксом -ин скрывается необычная основа. Суффикс -ин в русских фамилиях обычно указывает на принадлежность: «чей сын?» — Трефилкин, то есть сын Трефилки. Но само имя Трефилка — это неочевидная вещь.

В основе лежит каноническое имя Трофим (греч. «кормилец», «питомец»). В народном произношении имя часто редуцировалось: «Трофим» звучало как «Трефим» (смена гласной под влиянием аканья или просторечного выговора). От «Трефим» образовали уменьшительную форму Трефилка — по той же модели, что Трошка от Трофим или Васька от Василий. А уже от неё, с помощью патронимического суффикса -ин, появилась фамилия Трефилкин. То есть Трефилкин буквально означает «потомок Трефилки», а сам Трефилка — это ласкательное или обиходное имя человека, которого в официальных документах звали Трофим.

Интересно, что фамилия закрепила именно народную, «живую» форму имени, а не книжную. Это говорит о том, что предок носителя фамилии был, скорее всего, крестьянином или посадским человеком — в среде, где церковные имена переделывались на бытовой лад. Фамилии на -ин в этой среде были типичны для Центральной России и Русского Севера.

В отличие от фамилий на -ов (Трефилов), которые могли образоваться от полного имени, Трефилкин — форма более личная, почти домашняя. Такие фамилии часто возникали, когда человека в деревне знали не по отцу, а по прозвищу или уменьшительному имени. В современных справочниках фамилия встречается редко, что подтверждает её локальное происхождение — скорее всего, из одного или нескольких сёл, где имя Трофим было особенно популярно.