Фамилия Талышинская — редкий случай, когда географическая основа очевидна, но не так проста, как кажется. Корень здесь — «талыш», от названия народа талыши и исторической области Талыш на юго-западном побережье Каспийского моря (сейчас территория Азербайджана и Ирана). Однако, в отличие от многих фамилий на -ский, которые указывают на дворянское происхождение от топонима, Талышинская не обязательно говорит о знатном роде.

Суффикс -ск- указывает на притяжательное или относительное значение, а окончание -ая — на женскую форму. В русской традиции такие фамилии могли закрепиться за женщинами, вышедшими замуж за человека с фамилией Талышинский, или за дочерьми, если отец носил эту фамилию. Мужской вариант — Талышинский. Сама модель образования типична для фамилий, возникших от названия местности, но здесь есть нюанс: прямой связи с русским географическим объектом нет.

Вероятнее всего, фамилия появилась не в среде самих талышей, а у русских, которые служили или жили в Закавказье в XIX веке, после присоединения Талышского ханства к Российской империи. Офицеры, чиновники или купцы, получившие прозвище «Талышинский» по месту службы или торговли, могли передать его потомкам. Другая версия — фамилия могла возникнуть у обрусевших представителей талышской знати, которые, переходя на русскую службу, оформляли родовое имя по такому же принципу, как князья Мещерские или Шуйские.

Фамилия редкая и почти не встречается в старых дворянских родословных книгах центральной России. Её носители, скорее всего, имеют корни в южных губерниях империи или в семьях, связанных с Кавказом. В современном бытовании фамилия нередко воспринимается как экзотическая, но её происхождение — прямое свидетельство контакта русской и кавказской культур, когда этноним превратился в фамилию через административную или военную среду.