Фамилия Тылочкина образована от прозвища или нецерковного имени Тылочка. В основе лежит нарицательное «тылка» — так в русских говорах называли затылок, загривок, а также тыл или заднюю часть чего-либо. Затылок — это задняя часть головы над шеей, и прозвище Тылочка, скорее всего, характеризовало внешность человека: так могли назвать того, у кого был особенный, например, сильно выдающийся назад затылок.

Впрочем, есть и вторая версия, не менее правдоподобная. В крестьянской среде прозвища нередко давали по порядку рождения детей. «Тылом» или «тылкой» в некоторых регионах называли последнего, самого младшего ребёнка в семье — того, кто «оставался в тылу», замыкал череду детей. Тогда Тылочка — это «последыш», младший сын или дочь. Эта версия хорошо согласуется с тем, что прозвища на -ка в старину часто носили ласкательный, семейный оттенок: так звали не только взрослого, но и ребёнка, и закрепившееся за человеком именование со временем переходило к его потомкам.

Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: Тылочкин — это «сын Тылочки», то есть потомок человека, носившего это прозвище или имя. Модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ с конечным -а: Ивашкин, Фомин, Гаврилкин. Форма Тылочкина — женская, принадлежащая женщине из рода Тылочкиных.

Отдельно стоит сказать о редкости фамилии. В отличие от распространённых фамилий от канонических имён, Тылочкина сохранила в основе диалектное слово, которое сегодня почти вышло из живого употребления. Уже поэтому она ценна как свидетельство народной речи: в ней застыло то, как предки называли часть тела или младшего ребёнка, — и это делает фамилию не просто семейным знаком, а маленьким памятником языку.