Фамилия Духлинцев образована от прозвища Духлинец, и её происхождение ведёт к нескольким разным, но одинаково правдоподобным корням. Первая и наиболее конкретная версия — топонимическая. Прозвище могли дать человеку, который пришёл из села с названием Духлы, Духлино или Духлинцы. Несколько таких сёл и сегодня есть в Болгарии, что указывает на возможные южнославянские корни родоначальника фамилии.

Вторая версия связывает прозвище с болгарским глаголом «духам» — «дуть, раздувать». В этом случае Духлинец — «профессиональное» прозвище, например, кочегара или человека, работавшего с мехами и кузнечным горном. Такая версия объясняет, почему основой фамилии стал именно суффикс -ец, указывающий на носителя действия или признака.

Третья, более глубокая гипотеза, уводит в область мирских имён. Прозвище Духля могло быть образовано от слова «дух» в значении «душа», а не «сверхъестественное существо». У южных славян, особенно в Чехии и Болгарии, известно имя Душан, буквально означавшее «наделённый душой», «дышащий», то есть «живой». Имя Духля могло быть его производной формой или же сокращением от более сложного имени Духослав. Нарекая ребёнка таким именем, ему желали обладать силой воли и прославиться благородными поступками.

Сама модель фамилии — на -цев — характерна для восточнославянской ономастики и обычно указывает на принадлежность: «чей?» — Духлинцев, то есть сын или потомок Духлинца. Такие именования широко представлены в ономастике восточных, западных и южных славян. Фамилия Духлинцев — самобытный памятник славянской культуры, который передаваясь из поколения в поколение, по сей день хранит память о происхождении своего первого носителя. Однако процесс формирования каждой отдельной фамилии мог быть длительным и не всегда имел привязку только к одной местности, поэтому окончательно говорить о точном времени и месте её происхождения можно лишь на основании серьёзных генеалогических исследований.