Фамилия Вавилкина — женская форма (в мужском варианте — Вавилкин). Она образована по типичной для русских фамилий модели с суффиксом -ин, который указывает на принадлежность: «чей?» — Вавилкин, то есть человек из семьи Вавилки. Основа — имя или прозвище Вавилка.

Вавилка — это уменьшительно-ласкательная форма от канонического крестильного имени Вавила. В святцах это имя носил один из раннехристианских святых — епископ Антиохийский, пострадавший за веру в III веке. В русской народной среде имя Вавила не было редким, но и массовым не стало: оно относится к числу относительно редких, хотя и вполне понятных для слуха. Уменьшительный суффикс -к- в основе (Вавилка) характерен для бытового, обиходного варианта имени, который часто давали в деревнях, где полное имя могли заменять ласкательным или упрощённым.

Прозвищная версия маловероятна: у слова «вавила» нет самостоятельного значения в русском языке, кроме как имени собственного. В некоторых говорах «вавилой» могли в шутку называть нерасторопного или простоватого человека, но это вторичное, нарицательное употребление, а не исходное. Основной путь фамилии — от имени.

Географически фамилия Вавилкин (и Вавилкина) встречается в центральных и северных регионах России, особенно в старых переписях по Владимирской, Костромской и Вологодской губерниям. Там имя Вавила было более употребительным, чем на юге. Встречается и однокоренная фамилия Вавилов (от полной формы имени) — она гораздо распространённее, но Вавилкин стоит к ней в том же отношении, что Ивашкин к Иванову: более личная, семейная форма.

Социально носители фамилии Вавилкин в прошлом — в основном крестьяне и мещане. Фамилия не дворянская, не купеческая, а именно народная, что подтверждается её словообразованием: суффикс -ин в русских фамилиях чаще всего закреплялся за людьми низших сословий.