Фамилия Дыбалин образована от прозвища или нецерковного имени Дыбаля. В её основе лежит глагол «дыбать», который в русских говорах имел несколько значений: «ходить, шагать», «ходить без цели, шататься», «ходить с трудом» или «упрямиться, упорно стоять на своем». Судя по этому спектру значений, прозвище Дыбаля могло указывать на разные черты характера или поведения предка. Вероятнее всего, оно относилось к человеку своенравному и упрямому, который «дыбит», то есть стоит на своём. В то же время не исключено, что прозвище дали тому, кто любил бродить без дела, — «дыбать» в смысле шататься без цели.

Менее распространённая, но возможная версия — происхождение от языческого имени Дыба. В древнерусской традиции такие имена-прозвища были частым явлением, и глагольная основа здесь могла нести ту же смысловую нагрузку, что и в прозвище. Выбор между версиями затруднён, но прозвищная природа кажется более вероятной, поскольку фамилия образована с помощью типичного русского суффикса -ин. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Дыбалин — это «сын Дыбали» или «человек из рода Дыбали». Такая модель (основа на -а/-я + -ин) характерна для фамилий, возникших из прозвищ и имён в северных и центральных регионах России.

Фамилия редкая, и её география сегодня не даёт однозначной привязки к какому-то одному региону. Однако по косвенным данным (наличие фамилий Дыба, Дыбин, Дыбкин с тем же корнем) можно предполагать, что очаг её возникновения находился на северо-западе или в центре России, где были распространены говоры с глаголом «дыбать». Сословная принадлежность первых носителей неясна: прозвище Дыбаля могло закрепиться и за крестьянином, и за посадским человеком. В любом случае, фамилия Дыбалин — это живое напоминание о том, как метко и ёмко народная речь могла охарактеризовать человека одним словом.