Фамилия Мерзлинина — женская форма, в основе которой лежит мужская фамилия Мерзлинин. Разберём, как она устроена. Модель простая: суффикс -ин указывает на принадлежность, то есть исходно Мерзлинин — это «чей?» — сын или потомок человека по прозвищу Мерзлиня. Само прозвище Мерзлиня образовано от глагола «мерзнуть». В русских говорах «мерзлина» или «мерзляк» — человек, который постоянно зябнет, кутается, плохо переносит холод. Прозвище могли дать либо по физической особенности (вечно мёрзнущий, болезненный), либо по характеру — в переносном смысле «стылый», необщительный, угрюмый человек. В словаре русских фамилий Б. Унбегауна эта модель упоминается как типичная для прозвищ, образованных от глаголов состояния: «Мерзляков», «Мерзликин» — все они одного корня.

Географически фамилия Мерзлинин привязана к северным и центральным регионам России. В переписях XVII–XVIII веков носители встречаются в Вятской, Пермской и Архангельской губерниях — там, где холода были суровой реальностью, а прозвище «мерзляк» могло быть не столько насмешкой, сколько констатацией факта. В современных телефонных справочниках и базах данных фамилия Мерзлинина (и мужская Мерзлинин) стабильно фиксируется в Пермском крае, Кировской области и Удмуртии.

Есть и другая, менее вероятная версия: от слова «мерзлый» в значении «застывший», «окоченевший» — такое прозвище мог получить рыбак или охотник, долго проработавший на морозе. Но она не объясняет суффикс -ин, который требует основы на -а/-я. Правдоподобнее всё-таки прозвище Мерзлиня, а не Мерзлый.

Социально фамилия Мерзлинин — крестьянская, без дворянских корней. В ревизских сказках XVIII–XIX веков носители значатся государственными крестьянами и однодворцами. Это не редкая фамилия, но и не массовая: по данным современных исследований, в России насчитывается около 2–3 тысяч человек с такой фамилией, что делает её заметной, но не распространённой.