Фамилия Мурлынова — это форма женского рода, а её основа мужская — Мурлынов. В центре фамилии лежит прозвище или нецерковное имя Мурлын(а). Слово «мурлыка» в русских говорах имело два основных значения: кошка, которая мурлычет, и, в переносном смысле, ласковый, воркующий человек, часто ребёнок или женщина. Суффикс -ын- в этом случае указывает на принадлежность: Мурлынов буквально означал «сын Мурлыны» или «человек из рода Мурлыны».

Словообразовательная модель здесь редкая и показательная. В русских фамилиях на -ов/-ев и -ин основа обычно стоит в именительном падеже (Мурлыка → Мурлыкин, Кузнец → Кузнецов). Но Мурлынов образована от основы в родительном падеже: от «Мурлына» (кого?) — Мурлынов. Такая архаичная модель встречается в северных и северо-западных говорах, где фамилии типа Меньшов, Козлов, Петров тоже могли строиться по этому принципу. То есть предок носителя фамилии был не просто «Мурлыка», а «Мурлына», что подчёркивало его качество как постоянное свойство.

Вероятнее всего, прозвище Мурлына дали человеку с мягким, добродушным нравом, который любил напевать себе под нос или разговаривать вкрадчиво, ласково. Возможно, это было семейное прозвище, закрепившееся за целым родом. Второй, менее вероятный вариант — связь с глаголом «мурлыкать» в значении «говорить невнятно, бормотать», но для фамилии такое толкование маловероятно, так как прозвища чаще давали по ярким положительным или нейтральным чертам.

Географически фамилия Мурлынова встречается преимущественно в центральных и северных областях России. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) она не упоминается как распространённая, что говорит о её локальном, возможно, даже односословном происхождении. Скорее всего, это крестьянская или мещанская фамилия, зафиксированная в определённой местности, где прозвище Мурлына было в ходу. Известных исторических носителей с этой фамилией нет — это редкий антропоним, сохранивший архаичную форму словообразования.