Фамилия Кирлюков — редкий случай, когда основа, скорее всего, не славянская, а тюркская или восточная, но «обрусевшая» с помощью типичного русского суффикса -ов. Это делает её интересным примером культурного смешения.

В центре фамилии — имя или прозвище Кирлюк. Его происхождение неочевидно, и здесь возможны две основные версии. Первая, более вероятная, связывает основу с тюркским словом «кир» (поле, степь, глина) или «кирлы» (глинистый). В таком случае Кирлюк — это человек, живший в степи, на глинистой почве, либо прозвище по месту. Вторая версия выводит Кирлюка из календарного имени Кирилл (через народную форму Кирило, Кирюха) с добавлением суффикса -юк, характерного для украинской и белорусской ономастики. Тогда Кирлюк — это «маленький Кирилл» или сын Кирилла. Обе гипотезы рабочие, но первая даёт более яркую, нецерковную характеристику предка.

Суффикс -ов в конце — стандартный русский патронимический показатель, означающий «чей?» — то есть сын Кирлюка, потомок Кирлюка. Таким образом, первый носитель фамилии был, скорее всего, крестьянином или служилым человеком, получившим прозвище от соседей либо по внешнему виду, либо по роду занятий, либо по месту жительства.

Географически фамилия Кирлюков тяготеет к южнорусским областям — Ростовской, Волгоградской, а также к Поволжью и Приуралью. Это как раз те регионы, где исторически было сильное тюркское влияние и где русские фамилии часто вбирали в себя местные корни. Встречается она и на Украине, но уже в форме Кирлюк (без суффикса -ов), что подтверждает украинскую версию происхождения основы.

В написании фамилии стоит обратить внимание на чередование: в основе «Кирлюк» — твёрдое «л», но в фамилии оно смягчается перед гласной (Кирлюков). Это нормально для русского произношения, но в документах иногда встречаются варианты «Кирлюков» и «Кирлюков» (с ударением на второй слог), что может сбивать с толку при поиске родственников.