Фамилия Талышынская — редкий пример, где географическая основа и способ образования вступают в противоречие. На первый взгляд, перед нами типичная «географическая» фамилия на -ский, указывающая на связь с местностью. Однако корень «талыш-» отсылает не к русскому топониму, а к этнониму: талыши — народ иранской группы, проживающий на юго-востоке Азербайджана и в соседних районах Ирана (Талыш, Талышские горы). Поэтому основная версия происхождения — не от названия деревни, а от прозвища или самоназвания предка по национальному признаку.

Формант -ск(ий) в русской традиции — это прежде всего маркер дворянских или шляхетских фамилий, а также фамилий, образованных от названий имений или городов. Но в данном случае суффикс мог появиться и позже, при русификации: носитель фамилии Талыш (или Талышев) мог получить окончание -ский для «облагозвучивания» или по ошибке писаря. В пользу этого говорит то, что фамилия Талышынская — вариант с элементом -ын-, который обычно встречается в притяжательных прилагательных (чьё? — Талышына). Возможно, исходная форма была Талышына (от женского имени или прозвища), а затем её переделали в -ская, подогнав под более престижную модель.

Нельзя исключать и белорусский след. В Беларуси есть топоним Талышино (Витебская область), и фамилия могла возникнуть оттуда. Но в таком случае корень «талыш-» в названии деревни, скорее всего, тоже восходит к тому же этнониму — через прозвище первопоселенца.

С точки зрения социальной истории, фамилия на -ский не гарантирует дворянства. Среди однодворцев и государственных крестьян южных губерний в XVIII–XIX веках нередко встречались «искусственные» фамилии на -ский, полученные при переписях. Талышынская могла появиться и в среде казачества или переселенцев, соприкасавшихся с кавказскими народами.

В современном русском языке фамилия почти не встречается. Поиск по открытым базам показывает единичные случаи, преимущественно на юге России и в Москве. Это подтверждает версию о локальном происхождении — от конкретной семьи, чей предок носил прозвище Талыш (возможно, из-за внешности, языка или места рождения), а потомки закрепили его в форме Талышынская.