Фамилия Вилькин в большинстве случаев — русская, белорусская или еврейская, но её корни ведут в разные стороны. Самый прямой путь — от прозвища Вилька, которое восходит к польскому wilk — «волк». В польской и белорусской среде волк был двойственным символом: с одной стороны, хищник, олицетворявший жестокость и алчность, с другой — сильный зверь, имя которого давали как оберег. Вилькой могли назвать нелюдимого, настороженного человека, но чаще прозвище выполняло охранительную функцию: считалось, что, называя ребёнка волком, родители отводят от него злые силы.

Есть и другая бытовая версия — от глагола «вилять» в значении «хитрить, лукавить, увертываться». Тогда Вилька — это изворотливый, плутоватый человек. Реже прозвище связывают со словом «вилюга» — «хромой»; в этом случае оно указывало на особенность походки. Все три варианта возможны, но «волчий» след — основной, особенно для западных регионов, где польское влияние было сильным.

Совсем другая линия — от личного имени. Вилька могло быть уменьшительной формой католического имени Вильям (Уильям), которое восходит к древнегерманскому Wilhelm: wil — «воля, желание» и helm — «шлем, защита». Скандинавский вариант — Vilhjálmr — того же корня. В этом случае фамилия Вилькин — не прозвищная, а патронимическая, то есть «сын Вильки» (Вильяма). Такая модель образования типична для русских фамилий на -ин: они образуются от основ на -а, -я. Так, в архивных документах Республики Беларусь встречаются Вилькин Бронислав Васильевич (1904 г. р.) и Вилькин Залман-Ицик Давыдович (1878 г. р.), что подтверждает бытование фамилии в разных этнических средах.

Известный носитель — Андрей Яковлевич Вилькин, советский и белорусский каратист, мастер спорта СССР, заслуженный тренер Беларуси. В 1980 году он создал собственную школу каратэ «Спартиат», из которой вышло много мастеров. Эта фамилия — не из самых частых, но её носители есть в России, Беларуси, Украине и среди еврейских общин бывшего СССР.