Фамилия Комлыгин образована по самой распространённой в русском языке модели: от основы на твёрдый согласный плюс притяжательный суффикс -ин. Это значит, что предка звали Комлыга, а его потомки стали Комлыгиными. Вопрос в том, что означало это прозвище.

Слово «комлыга» в русских говорах имеет два основных значения. Первое — «комель», то есть утолщённая нижняя часть ствола дерева, часто кривая и сучковатая. Второе, переносное, — «неповоротливый, грубый человек», «болван». В словаре Владимира Даля «комлыга» или «комляга» — это и часть дерева, и бранное прозвище для неуклюжего, тяжелого на подъём человека. Скорее всего, именно это прозвище и легло в основу фамилии. Прямое значение «комля» (комля) как деревянной детали тоже могло стать прозвищем плотника или бондаря, работавшего с комлевой частью ствола, но бранное значение в народной среде было более употребительным.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России. Встречается в старых переписях Вологодской, Костромской и Вятской губерний — именно там слово «комляга» было в ходу. С фамилией Комлыгин иногда путают однокоренную Комляков (от «комляк» — тот же комель), но суффикс -ин указывает на более древнюю модель образования, напрямую от прозвища без дополнительного суффикса.

В написании фамилии важно не путать с вариантом «Комлигин». Форма с буквой «ы» (Комлыгин) — исконная, соответствующая произношению в северных говорах, где после твёрдого «л» звучит именно «ы», а не «и». Встречающееся изредка написание через «и» — результат поздней канцелярской ошибки или влияния литературной нормы.

Таким образом, предок современных Комлыгиных, скорее всего, получил прозвище за медлительность и грузность либо, что менее вероятно, за работу с комлевой древесиной. Фамилия недворянская, крестьянская или посадская, и её носители веками жили на Русском Севере.