Фамилия Тагильный — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, сохранилось почти без изменений и не обросло типовыми суффиксами -ов или -ин. Формант -ый здесь — это окончание полного прилагательного, а не фамильный суффикс. Такая модель встречается в основном у фамилий южнорусского и украинского происхождения: Кривой, Толстый, Босый. Тагильный — из того же ряда, но с гораздо более конкретным значением.

Корень «тагил» в русских говорах связан с металлом. Тагилом называли железную оковку, скобу, а также место, где куют металл, — кузницу. В уральских говорах, особенно в окрестностях Нижнего Тагила, это слово было обиходным: тагильный — «относящийся к тагилу», «кузнечный», «работающий с железом». Вероятнее всего, фамилию дали кузнецу, слесарю или мастеру по металлу. География фамилии это подтверждает: большинство носителей Тагильных исторически жили на Урале и в Зауралье, в зоне горнозаводской промышленности.

Менее убедительна версия, что основа восходит к тюркскому «тагыл» — «гора» или «холм». В этом случае Тагильный означал бы «горный» или «живущий у горы», но для русской фамилии такая словообразовательная цепочка неестественна: прилагательное от тюркского корня скорее приняло бы форму Тагильский (как Уральский, Кавказский). Форма Тагильный выдаёт именно русское бытовое прозвище, а не топонимическое заимствование.

В документах XVIII–XIX веков фамилия встречается в заводских посёлках Верхотурского уезда Пермской губернии. Носители были преимущественно мастеровыми людьми — не крестьянами, а работниками демидовских заводов. Это объясняет, почему фамилия не «обрусела» до Тагильникова или Тагильнова: на Урале приказчики и писари фиксировали прозвища в том виде, в каком их слышали, а грамота среди заводского населения была выше, чем в деревне.

Сегодня фамилия остаётся малочисленной и локальной. Встретить Тагильного за пределами Урала можно, но редко — это верный признак, что предки мигрировали вместе с заводским производством в XIX–XX веках. Фамилия не звучит «дворянски», зато прямо говорит о деле, которым занимался род.