Фамилия Вильцина — редкий случай, когда за основу взят не личный признак, а географическое название, причем иностранное. Прозвище Вильц, от которого образована фамилия, скорее всего, указывало на выходца из города Вильц в Люксембурге. Этот город, административный центр одноименного кантона, стоит на реке Вильц и известен своей живописной, но несколько хаотичной застройкой — овраги, кустарники, старые заборы придают ему провинциальный шарм.

Словообразовательная модель проста: к основе Вильц- добавился русский суффикс -ин, который в фамилиях отвечает на вопрос «чей?» и указывает на принадлежность к роду человека по прозвищу Вильц. Форма Вильцина — это женский вариант (чья? — Вильцина), хотя в быту и документах часто закрепляется за женщинами, а мужской вариант — Вильцин.

Почему предок мог получить такое прозвище на Руси? В XVI–XVII веках в Россию приезжали иностранные специалисты, купцы и военные из Западной Европы. Люксембург тогда входил в состав владений испанских, а позже австрийских Габсбургов, и его уроженцы могли служить в наемных полках или торговать. Прозвище «Вильц» закрепилось за человеком, который либо сам родом из этого города, либо имел с ним прочную связь — например, долго там жил или торговал.

В отличие от фамилий, образованных от русских топонимов (Тверитин, Москвин), Вильцина — пример адаптации западноевропейского названия через прозвище. Суффикс -ин вместо более ожидаемого -ов указывает на то, что основа была воспринята как личное имя или прозвище, а не как чистая географическая метка. Других версий происхождения, например от славянского корня, не существует — слово «вильц» не имеет значений в русских говорах.

Фамилия редкая, встречается в основном в центральной России и, возможно, в среде потомков обрусевших иностранцев. Точных данных о сословной принадлежности нет, но, учитывая характер прозвища, предки могли быть из посадских людей или служилых иноземцев.