Фамилия Тальвинская — женская форма фамилии Тальвинский, и её географическая привязка сразу подсказывает основную версию происхождения. Суффикс -ск- указывает на то, что фамилия образована от названия места — села, деревни или урочища. Такой тип фамилий в XIX веке был типичен для польской, украинской и белорусской шляхты, а также для духовенства, которое часто получало фамилии по названиям приходов или церковных праздников.

Наиболее вероятная основа — топоним Тальвино или Тальвин. В Польше и Западной Беларуси есть несколько мест с похожими названиями: например, деревня Тальвин (Talwin) в Подляском воеводстве. В таком случае фамилия Тальвинский (и Тальвинская) означает «родом из Тальвина». Второй вариант: основа могла произойти от личного имени или прозвища Тальва. Это редкое имя может быть вариантом литовского «Talvydas» (от «talva» — утешение, подмога) или славянским прозвищем, связанным с диалектным словом «таль» — талый, оттаявший (например, прозвище человека с мягким, «тающим» характером). Однако версия с названием места выглядит убедительнее: суффикс -ск- редко крепится напрямую к прозвищу без промежуточного топонима.

Исторически такая фамилия могла принадлежать либо мелкой шляхте (особенно в Речи Посполитой, где было много однофамильцев-шляхтичей), либо священникам. В Российской империи семинаристы нередко получали фамилии по названию своего села или храма, и Тальвинский могла дать преподаватель духовной семинарии. Встречается фамилия и в еврейской среде — как вариант топонимической фамилии, образованной от местечка Тальвин на территории современной Литвы или Беларуси.

Таким образом, предки носительницы фамилии Тальвинская, скорее всего, жили в населённом пункте с корнем «тальв-» на западе современной Беларуси, в Польше или Литве. Наиболее правдоподобно, что фамилия — не крестьянская, а дворянская или духовная, что подтверждается её «географической» моделью образования.