Фамилия Талышлы — редкий случай, когда географическое происхождение закреплено прямо в основе, без привычных русских суффиксов. Она указывает на принадлежность к талышам — иранскому народу, исторически проживающему на юго-западном побережье Каспийского моря, в основном на территории современного Азербайджана (Талышские горы) и приграничных районов Ирана. Формант -лы в тюркских языках (в первую очередь в азербайджанском) выполняет функцию суффикса принадлежности или обладания: «имеющий отношение к», «происходящий от». Таким образом, Талышлы буквально значит «талыш», «из талышей» или «выходец из Талыша».

В отличие от большинства русских фамилий, образованных по модели «основа + -ов/-ев, -ин», эта фамилия сохраняет тюркскую словообразовательную структуру. Она могла возникнуть как прозвище или самоназвание человека, переселившегося из талышского региона в другую местность, где его выделяли по этническому или географическому признаку. В дореволюционной России подобные фамилии часто закреплялись за выходцами с Кавказа и Закавказья, особенно среди мусульманского населения, где патронимические суффиксы не были столь обязательны.

С точки зрения социального контекста, носители фамилии Талышлы в XIX — начале XX века могли принадлежать к разным слоям: от крестьян и ремесленников до торговцев, так как этноним не указывает на сословие, а лишь на происхождение. Встречается она преимущественно в Азербайджане, а также среди талышской диаспоры в России и других странах. В русском написании возможны варианты с окончанием -ы, что характерно для передачи тюркских прилагательных (ср. Казанлы, Бакинлы).

Ономастические справочники редко разбирают такие фамилии подробно, но по аналогии с фамилиями типа Тюрк, Татаринцев или Грузин можно утверждать: Талышлы — это «говорящая» фамилия-этноним, которая прямо отвечает на вопрос о корнях предка. Она не связана с личным именем или ремеслом, а значит, её появление — следствие миграции или смешения культур на стыке тюркского и иранского миров.