Фамилия Бурлыкина — женская форма фамилии Бурлыкин, и в её основе лежит не имя и не профессия, а звукоподражание. Корень «бурл-» в русских говорах передаёт бульканье, урчание, клокотание жидкости. Отсюда — глагол «бурлыкать» (издавать такие звуки) и прозвище Бурлыка, которое давали человеку с ворчливым, невнятным голосом или тому, кто постоянно «булькал» носом при разговоре.

Модель образования проста: прозвище Бурлыка плюс притяжательный суффикс -ин, типичный для русских фамилий. Суффикс указывает на принадлежность: «чей?» — «Бурлыкин», то есть сын или потомок Бурлыки. Это одна из самых распространённых моделей в северной и центральной России, где фамилии на -ин так же часты, как на -ов на юге.

Географически фамилия тяготеет к северным и вологодским говорам, где слово «бурлыкать» зафиксировано в диалектных словарях. Встречаются варианты написания через «о» — Борлыкина, но они редки и связаны с местным аканьем или описками в документах. Прозвище Бурлыка могло закрепиться и за человеком с привычкой булькать жидкостью во время еды или за тем, кто работал с водой — например, за водовозом или владельцем ключа-родника, который «бурлит».

Сословная принадлежность Бурлыкиных не зафиксирована в массовых источниках, но суффикс -ин и отсутствие дворянских корней указывают на крестьянское или мещанское происхождение. В XIX веке фамилия встречается в переписях Вятской и Пермской губерний, что подтверждает её севернорусский ареал. Однокоренные фамилии — Бурлов, Бурлаков — семантически близки, но образованы от разных основ: Бурлак — это уже наёмный рабочий на реке, а Бурлыка — чисто звукоподражательное прозвище.