Фамилия Метлинов образована от прозвища или нецерковного имени Метла. В русской ономастике это редкий случай, когда в основе лежит не ремесло, а предмет домашнего обихода, причем с явной пренебрежительной или шутливой окраской. Слово «метла» в старину имело не только прямой смысл — орудие для уборки, — но и переносное: так могли назвать неопрятного человека, того, кто «метет» за собой следы, или, наоборот, суетливого, быстрого. В некоторых говорах метлой дразнили высокого и худого — по ассоциации с длинным черенком.

Фамилия построена по стандартной патронимической модели: к основе Метлин- добавлен суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Метлина). Суффикс -ин в исходной форме Метлин — тоже притяжательный, но от основы на -а. Получается двойная суффиксация: сначала Метлин (сын или потомок человека по прозвищу Метла), затем Метлинов. Такое наращение характерно для фамилий, которые закрепились в письменных источниках уже после того, как исходное прозвище забылось, и требовалось уточнить родовую принадлежность.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным регионам России. Встречается она нечасто, и это объяснимо: прозвище Метла не относилось к числу распространенных, в отличие от, скажем, Кузнец или Поп. В документах XVII–XVIII веков можно найти упоминания крестьян и посадских людей с таким прозвищем, но фамилия Метлинов в ее современном виде оформилась, скорее всего, не раньше середины XVIII века, когда началась массовая фиксация фамилий у податных сословий.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Метлов, Метёлкин, Метлицкий — показывает, что Метлинов стоит особняком. Метлов образован напрямую от «метла» без промежуточного суффикса, Метёлкин — от уменьшительной формы, а Метлицкий — польского или украинского происхождения. Метлинов же — пример того, как прозвище, минуя стадию родового имени, сразу легло в основу фамилии с двойным суффиксом, что делает ее редкой и узнаваемой.