Фамилия Тамарли — редкий пример, где окончание не суффикс, а часть корня. В русской модели фамилий на -ли обычно указывают на тюркское или кавказское происхождение, но здесь случай другой.

Скорее всего, Тамарли — это русифицированная форма греческой фамилии Тамарлис или Тамарлиди. Такие фамилии на -ли/-оглу характерны для понтийских греков, переселившихся в Россию из Малой Азии в XIX — начале XX века. Основа — личное имя Тамар (женское Тамара, но в данном контексте, вероятно, мужское уменьшительное от Тамаз или Тамара). В греческом варианте суффикс -ли означает «сын» или «принадлежащий», то есть Тамарли — «сын Тамара» или «из рода Тамара».

Возможна и другая версия: фамилия могла возникнуть на Кавказе, где -ли часто встречается в грузинских и армянских фамилиях (например, Гургулия, Тамарлия). В таком случае основа та же — имя Тамар (в Грузии популярное мужское имя Тамаз, сокращённо Тамар). Но окончание -ли здесь уже не суффиксальное, а адаптированное под русскую передачу грузинского окончания -иа или -лиа.

География фамилии подтверждает греческую версию: большинство носителей Тамарли живут в Краснодарском крае и Ростовской области — регионах, куда массово переселялись понтийские греки. Встречается она и в Грузии, но реже.

С точки зрения словообразования, фамилия не получила типичного русского суффикса -ов или -ин, что говорит о её относительно позднем закреплении в документах — скорее всего, в паспортах и метриках XX века. Предки современных Тамарли могли быть греческими крестьянами или ремесленниками, сохранившими родовое прозвище в исходной форме.