Фамилия Вильдяйкин образована от имени Вильдяйка — уменьшительной формы мусульманского мужского имени Вильдяй. В переводе с тюркских языков оно означает «мальчик», «сын» или «служитель рая», что указывает на глубокий религиозный подтекст. Родители, называя сына Вильдяйкой, желали ему стать достойным мусульманином, а со временем прозвище закрепилось за потомками в виде фамилии.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: имя на -а (-я) дало типичный русский патронимический суффикс -ин. Так образованы тысячи фамилий от уменьшительных форм крестильных и некалендарных имён: если человека звали Вильдяйка, то его дети — Вильдяйкины. Суффикс указывает на принадлежность, буквально «чей?» — «сын Вильдяйки».

Вероятно, фамилия бытует в регионах с давним тюркским или мусульманским населением — в Поволжье, на Урале, в Оренбуржье. Там русская патронимическая модель наложилась на местные имена, дав такие необычные для центральной России фамилии. Сравните с однокоренными Вильдяев, Вильданов, Вильданов — все они восходят к одному корню, но суффиксы различают «ветви» одного родового древа.

В официальных документах фамилия могла писаться по-разному: через «е» или «и» в первом слоге, с удвоенной «к» или без. Вариант Вильдяйкин закрепился как стандартный, хотя в старых переписях встречается и Вильдякин — с утратой «й» перед суффиксом.