Фамилия Дыбалины (в документальной форме — Дыбалин) образована от прозвища или нецерковного имени Дыбаля. В её основе лежит глагол «дыбать». У этого слова в русских говорах был широкий разброс значений: «ходить, ступать», «ходить с трудом», «шататься без дела» или «упрямиться, стоять на своём». Такая многозначность не редкость для прозвищ, и выбор конкретного толкования зависит от того, на какую черту предка указывали окружающие.

Скорее всего, прозвище Дыбаля закрепилось за человеком с непростым характером — своенравным, упрямым, склонным настаивать на своём. Именно значение «упрямиться» выглядит здесь наиболее правдоподобным, поскольку такие черты чаще других становились основой для прозвищ. Менее вероятно, что прозвище дали за праздность («шататься без дела») или за манеру ходьбы — эти признаки обычно менее устойчивы в бытовой ономастике.

Нельзя исключать и версию, что Дыба — это языческое славянское имя, которое давали ребёнку для защиты или по какому-то обряду. В таком случае фамилия образована напрямую от полной формы имени, а не от прозвища, но обе гипотезы ведут к одному корню.

Фамилия оформлена по стандартной восточнославянской модели: к основе Дыбал(я) прибавлен суффикс -ин, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Дыбали). Такая модель типична для северных и центральных областей России. О точном месте и времени возникновения фамилии судить сложно — процесс закрепления фамилий длился несколько столетий, и Дыбалины могли появиться в разных регионах независимо друг от друга.