Фамилия Нетленнов — редкий случай, когда основа прозвища не просто сохранилась, а почти дословно перешла в фамилию, минуя обычное переосмысление. В отличие от большинства русских фамилий, образованных от мирских имён (Некрас, Нелюб), здесь корень «тлен» (гниль, порча) взят не в бытовом, а в церковнославянском значении. «Нетленный» — эпитет, относящийся к святым мощам, к иконе или к душе, не подверженной тлению. Человек, получивший такое прозвище, мог быть либо глубоко верующим, либо, по ироничной народной логике, наоборот — неряхой или скрягой, чьё имущество «не тлеет» только от жадности.

Словообразовательная модель стандартна для русских фамилий XIX века: прилагательное на -ный → фамилия на -ов. Нетленный → Нетленнов. Суффикс -ов указывает на принадлежность: «сын Нетленного». Мужской род окончания закрепил фамилию в документах, хотя в крестьянской среде женщину могли назвать «Нетленнова» или «Нетленных». Вариант написания с двумя «н» (Нетленнов) — единственно верный, он сохраняет суффикс прилагательного и отличает фамилию от возможного ошибочного написания «Нетленов».

Географически фамилия тяготеет к старообрядческим регионам — Нижегородской, Костромской, Вятской губерниям, где церковнославянская лексика бытовала в быту дольше, чем в центральных областях. Встречается она редко: по данным переписей, на рубеже XIX–XX веков носителей было не более нескольких сотен, в основном среди государственных крестьян и мещан. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — слишком прозрачная и «простонародная» основа.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Тленов, Тленкин) показывает, что Нетленнов — единственная, имеющая положительный оттенок. Если Тленов могло быть прозвищем мрачного или больного человека, то Нетленнов — скорее характеристика духовная или ироничная. В современных базах фамилия остаётся редкой, её носители рассеяны по всей России, но чаще встречаются в Поволжье и на Урале.