Фамилия Кинолинов — редкий случай, когда основа, скорее всего, не имеет отношения к реальному предмету. В русском языке слово «кинолин» — это химическое соединение, гетероциклическое вещество, которое используют в фармацевтике и при производстве красителей. Но фамилия появилась задолго до того, как химики выделили и назвали кинолин (в XIX веке). Значит, корень другой.

Наиболее вероятная версия — Кинолинов происходит от прозвища или неканонического имени Кинол. В старых русских говорах «кинуть» означало «бросить», а «кинола» или «кинула» — человека, который бросает дело, непоседу или, наоборот, того, кто «кинул» что-то важное (например, родные места). Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Кинолин, то есть сын или потомок Кинолы. Форма Кинолинов — это уже дальнейшее развитие, когда к основе на -ин добавили типичный фамильный суффикс -ов, что встречается, хоть и нечасто, в русских фамилиях (сравните: Голицын — Голицынов).

Менее вероятная, но любопытная версия — связь с греческим именем Кинолай (Κυνόλαος), что значит «собачий народ» или «волк». Такие имена изредка проникали на Русь через церковные книги, но фамилии от них обычно оканчивались на -ов напрямую (Кинолаев), а не через промежуточную форму на -ин.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным регионам России, встречается единично. Носители Кинолиновы, скорее всего, были крестьянами или мещанами, а их предок получил прозвище за характер или поступок — бросок, переезд, резкое решение. В словарях Б. Унбегауна и В. Никонова эта фамилия не фиксируется, что подтверждает её редкость и позднее оформление.