Фамилия Талбузина — женская форма фамилии Талбузин, и её происхождение уводит нас в область редких, почти забытых прозвищ. В отличие от распространённых фамилий на -ов и -ин, образованных от крестильных имён, Талбузин стоит особняком: его основа — не имя, а прозвище, и звучит она не по-славянски.

Скорее всего, в основе лежит тюркское слово «талбуз» или близкое к нему. В тюркских языках «тал» может означать «ива», «ветка», а «буз» — «лёд», «холодный». Вместе они могли дать прозвище человеку с «холодным», гибким, как ива, характером, либо указывать на место жительства — у реки, где растут ивы и бывают заморозки. Но есть и другая, более конкретная версия: слово «талбуз» в некоторых диалектах означало «толстый, неповоротливый» или, наоборот, «бойкий, вертлявый». Прозвища по внешности или поведению давали часто, и именно эта версия кажется правдоподобнее, так как объясняет, почему человека так прозвали.

Суффикс -ин в фамилии Талбузин указывает на принадлежность: «чей?» — «Талбузин», то есть сын или потомок человека по прозвищу Талбуз. Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ, оканчивающихся на согласный или -а/-я. Если бы прозвище звучало как Талбуз, то фамилия закономерно получила бы -ин, а не -ов.

Встречается фамилия в основном на территории бывшего Казанского ханства и в Поволжье — регионах, где веками жили рядом русские и тюркские народы. Это косвенно подтверждает её тюркские корни. Носители фамилии могли быть выходцами из служилых татар, которые после присоединения Казани переходили на русскую службу и получали поместья, или же из крестьян, получивших прозвище от соседей за какую-то заметную черту.

Написание фамилии через «а» в первом слоге — устоявшееся, хотя в старых документах можно встретить вариант Толбузин (с «о»), что связано с аканьем — произносительной нормой, когда безударное «о» звучит как «а». Филологически более точным считается написание через «о», если исходить из тюркского «тол» — «полный», «насыщенный», но в современном бытовании закрепилась форма Талбузин.