Фамилия Духовлинова — одна из тех, где форма женского рода (на -а) заметно чаще мужской (Духoвлинов), но обе они восходят к одной основе. Самое необычное здесь — суффикс. В русских фамилиях редко встречается сочетание -линов-, оно выбивается из типовых моделей (-ов, -ев, -ин). Это сразу подсказывает, что перед нами не прямая отфамильная форма от имени или профессии, а скорее вторичное образование, возможно, от прозвища или прилагательного.

Корень — «духов-», он же «духовный». В старорусском языке слово «духовный» имело два главных смысла: церковный (духовное лицо, духовенство) и нравственный, относящийся к духу. Но фамилию вряд ли дали за благочестие напрямую. Скорее всего, прозвище Духовный или Духовливый получил человек, имевший отношение к церкви: либо сам священник, либо причетник, либо тот, кто жил при монастыре или духовном училище. Суффикс -лив- в основе «духовливый» мог означать склонность, свойство — «духовливый» значило «набожный, богомольный».

Модель образования типична для русских фамилий: сначала прозвище (Духовный или Духовливый), затем притяжательный суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — Духовлинов, то есть «сын Духовливого»). Вариант Духовлинова — это уже женская форма, закрепившаяся в документах в XIX — начале XX века, когда фамилии стали передаваться по наследству в неизменном виде.

Географически фамилия редкая. По данным переписей и архивов, основные очаги — центральные и северные губернии России: Владимирская, Ярославская, Костромская. Там, где было много монастырей и церковных приходов, прозвища, связанные с духовенством, встречались чаще. В южных и восточных регионах фамилия почти не фиксируется.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Духов, Духовский, Духовников) показывает, что Духовлинов — один из самых редких вариантов. Если Духов и Духовский могли принадлежать и крестьянам, и дворянам (как, например, поэт Николай Духов), то Духовлинов почти наверняка вышел из среды церковнослужителей или крестьян, получивших прозвище от соседей за особую религиозность.