Фамилия Берлюгина — женская форма, мужская — Берлюгин. В её основе лежит прозвище, и чтобы понять его, стоит разобрать слово по косточкам. Корень «берл-» явно ведёт к слову «берлога», но прямой связи с медвежьим жильём здесь, скорее всего, нет. В русских говорах, особенно северных и сибирских, «берлога» могла означать не только логово зверя, но и грязное, неубранное жильё, беспорядок, а также самого неряшливого, нелюдимого человека — «берлогу» или «берлюгу». Второй вариант — «берлюга» как прозвище угрюмого, скрытного, «живущего как в берлоге» человека.

Суффикс «-ин» указывает на принадлежность: Берлюгин — сын Берлюги. Такая модель типична для фамилий, образованных от прозвищ, оканчивающихся на -а или -я. То есть предок носителя фамилии был известен в округе под прозвищем Берлюга. Это прозвище могло закрепиться за человеком нелюдимым, необщительным или, наоборот, за неопрятным хозяином, в доме которого царил бардак, сравнимый с берлогой.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку европейской части России и Уралу. Встречается в Пермском крае, Кировской области, а также в Сибири — в местах, куда переселялись выходцы из этих регионов. Фамилия редкая, что говорит о локальном происхождении прозвища: оно не стало общеупотребительным, а осталось в рамках одной или нескольких соседних деревень.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Берлогов, Берлогин, Берложкин) показывает, что Берлюгина стоит особняком: форма на «-юг-» в основе встречается реже и звучит более диалектно. Возможно, в говоре предков слово «берлюга» имело ироничный или даже ласкательный оттенок — так могли прозвать нелюдимого, но безобидного человека. Точных сведений о сословной принадлежности первых носителей нет, но, судя по модели образования, это крестьянская среда, где прозвища давали метко и на всю жизнь.