Фамилия Марлагина — женская форма, мужской вариант — Марлагин. В основе этой фамилии лежит прозвище или нецерковное имя Марлага, которое встречается в русских говорах. Скорее всего, оно связано с диалектным словом «марлаг» или «марлак» — так в некоторых регионах называли нерасторопного, медлительного человека или, напротив, неряху. В словаре Владимира Даля зафиксирован глагол «марлать» — пачкать, марать, делать кое-как. Отсюда же и «марля» — непрочная, редкая ткань, которая легко пачкается.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Марлагин — «сын Марлаги» или «человек из семьи Марлаги». Такая модель типична для фамилий, образованных от прозвищ на -а/-я, и широко распространена на севере и северо-востоке России, в бывших новгородских и вятских землях. В отличие от фамилий на -ов, которые чаще давали по отцу-кормильцу, -ин мог закрепляться за человеком, выделявшимся по какому-то признаку.

Редкая фамилия Марлагина почти не встречается в центральных губерниях. Её очаги — в Архангельской, Вологодской и Кировской областях, где сохранились архаичные говоры и прозвищные традиции. Возможно, предок носителя фамилии был переселенцем с Русского Севера, где слово «марлага» бытовало в значении «грязнуля» или «копуша». Впрочем, не исключено, что прозвище дали по профессии — например, красильщику или тому, кто работал с дёгтем, смолой, то есть с пачкающими веществами.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Марлаков, Марлаковский — показывает, что основа «марл-» не имеет отношения к тюркским или финно-угорским корням, а чисто славянская, диалектная. В письменных источниках XVIII–XIX веков фамилия Марлагин могла записываться как Марлагинъ, с твёрдым знаком на конце, что типично для дореволюционной орфографии.