Фамилия Перелыин — редкий случай, когда суффикс указывает на происхождение точнее, чем корень. Формант -ын (а не более привычный -ин) — верный признак того, что основа фамилии оканчивалась на твёрдый согласный или на -а/-я. В данном случае основа — «Перелыя» или «Перелой». Такое окончание характерно для северорусских и сибирских говоров, где фамилии на -ых/-их тоже часты, но -ын встречается реже и обычно указывает на принадлежность конкретному лицу: «чей?» — Перелыин, то есть сын или потомок Перелыи.

Корень «перел-» в русских диалектах многозначен. Самое вероятное объяснение — прозвище от слова перелой (или перелы́й). В архангельских и вологодских говорах «перелой» — это поперечная балка, перекладина, а также «перелом», «изгиб». Человек мог получить такое прозвище за сутулость, хромоту или за то, что жил на изгибе реки. Вторая версия — от глагола перелить (переливать): так могли прозвать литейщика или человека, занимавшегося переплавкой металла. Третья, менее правдоподобная, — связь с «перелы́й» (очень сырой, мокрый), что дало бы прозвище человеку, живущему у воды.

География фамилии подтверждает северное происхождение. Основные очаги Перелыиных — Архангельская область, бывшая Вологодская губерния, а также Урал (куда переселенцы уходили в XVII–XVIII веках). В центральных и южных областях фамилия почти не встречается. Это сужает круг поиска: предки носителя фамилии, скорее всего, были государственными или монастырскими крестьянами Русского Севера, не знавшими крепостного права.

Словообразовательная модель проста: прозвище Перелыя (или Перелой) → притяжательное прилагательное Перелыин. Ударение, скорее всего, падает на второй слог — Перелы́ин, хотя в некоторых говорах могли ставить на первый. В документах фамилия могла писаться через «о» (Перелоин), но современная форма закрепилась с «ы» под влиянием местного произношения.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Перелыгин, Перелыгинский, — то Перелыин стоит особняком: у него нет суффикса -гин, который часто присоединялся к основам на -га (Перелыга). Это значит, что прозвище предка звучало именно как «Перелыя», а не как «Перелыга». Такая форма — редкая и ценная для этимолога: она сохранила архаичное слово, почти исчезнувшее из живого языка.