Фамилия Казарлыгина — женская форма фамилии Казарлыгин, и её разбор стоит начать с суффикса, который сразу выдаёт модель образования. Суффикс -ин указывает на принадлежность: в русской традиции такие фамилии образовывались от основ, оканчивающихся на -а или -я. Казарлыгин — это «сын Казарлыги» или, точнее, «человек из рода Казарлыги». А вот сама основа — Казарлыга — прозвище, которое и составляет главную загадку.

Скорее всего, прозвище Казарлыга связано с тюркскими корнями, что типично для южнорусских и казачьих фамилий. В тюркских языках «казар» или «хазар» отсылает к древнему народу хазар, а суффикс -лыга мог означать принадлежность или характерный признак — например, «хазарского происхождения» или «похожий на хазарина». Впрочем, есть и более бытовая версия: в русских говорах «казара» — это дикий гусь (казарка), а «казарлыга» могло быть шутливым прозвищем человека с длинной шеей, крикливым или неуклюжим, как птица. Третья, менее вероятная гипотеза — связь с «казармой» или «казарлой» (солдатское жильё), но это скорее народная этимология, без серьёзного лингвистического подтверждения.

Географически фамилия Казарлыгин редкая и тяготеет к Поволжью и югу России — регионам, где исторически смешивались славянские и тюркские элементы. В дореволюционных метрических книгах она встречается в Саратовской и Астраханской губерниях, а также среди уральских казаков. Это наводит на мысль, что предки носителя фамилии могли быть либо казаками, либо крестьянами, получившими прозвище за внешность или поведение. Сословная принадлежность, судя по всему, была крестьянской или мещанской — дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Казарин, Казарнов, Казарцев — показывает, что основа «казар» была продуктивной, но именно форма с -лыга уникальна. Если Казарин прямо указывает на хазарское происхождение, то Казарлыгин добавляет оттенок прозвищности: не просто «хазарин», а «хазарского склада» или даже «птица-казара». В ономастических справочниках фамилия не описана подробно, но по модели она близка к таким редким прозвищным фамилиям, как Козарлыга или Бурлыгин, где основа заимствована, а суффикс — чисто русский.