Фамилия Нистомлинова — редкая и неочевидная по происхождению, и её разбор требует внимания к деталям, которые обычно ускользают. Главная подсказка кроется в суффиксе: окончание -ов, характерное для русских фамилий, здесь стоит после основы на -ин. Это значит, что исходная форма фамилии — Нистомлинов, то есть «чей?» — сын Нистомлина. А сам Нистомлин — это уже фамилия, образованная от прозвища или имени через суффикс -ин. Таким образом, перед нами двойная патронимическая модель, что встречается нечасто.

Корень «Нистомлин» почти наверняка связан с диалектным или профессиональным словом. Самая правдоподобная версия — от «нистомить» или «истомить», что в северных и центральных говорах означало «утомлять, изнурять, доводить до изнеможения». В таком случае Нистомлин — это человек, который «истомил» кого-то или сам был изнурён, либо прозвище за медлительность, занудство или тяжелый характер. Менее вероятна, но возможна связь с «нист» — искажённым «низ» (низкий), но это даёт мало смысла. В пользу «истомить» говорит и то, что фамилия почти не зафиксирована в официальных документах — она могла бытовать в глухих деревнях, где сохранялись архаичные формы.

Географически фамилия могла возникнуть в районах Русского Севера или Поволжья, где диалектная лексика богата такими глаголами. Сословно — скорее всего, крестьянская или мещанская: прозвища от глаголов состояния редко давали дворянам. Никаких известных носителей с такой фамилией в истории нет, что подтверждает её редкость и локальный характер.

Если принять версию с «истомить», то предок Нистомлиновых был, вероятно, человеком, которого в деревне называли Нистомля — тот, кто всех утомляет, или, наоборот, сам постоянно усталый. Со временем прозвище закрепилось за детьми как Нистомлины, а затем внуки стали Нистомлиновыми. Фамилия живёт в узком кругу семей, и её разгадка — в старом слове, почти забытом сегодня.