Фамилия Тамлион звучит нехарактерно для русской ономастики. В ней нет привычных славянских суффиксов -ов, -ин или -ский, а окончание -он наводит на мысль о западноевропейском или, точнее, французском происхождении. Скорее всего, это русифицированная форма фамилии Tamlion или Tamillon, которую мог привезти в Россию иностранец — француз, бельгиец или швейцарец, поступивший на русскую службу в XVIII–XIX веках. В ту эпоху в Россию массово приглашали военных, инженеров, архитекторов и учителей из Западной Европы, и их фамилии нередко адаптировали на русский лад, оставляя основу без изменений.

Если отбросить версию о заимствовании, то в русской среде фамилия могла возникнуть искусственно — в семинарской среде. Священникам нередко давали «благозвучные» фамилии, образованные от латинских или греческих корней. Здесь возможна переделка латинского tam (так, столь) или tamen (однако, всё же), но это выглядит натянуто: семинарские фамилии обычно имели более понятную мотивировку (например, от названий цветов или добродетелей). Тамлион к таким не относится.

Ещё один вариант — топонимический. Во Франции есть коммуна Тамли (Tamly) в регионе Нормандия, а также деревня Тамлион (Tamilon) в департаменте Верхняя Гаронна. Фамилия могла произойти от названия места, где жил предок-носитель. В таком случае Тамлион означает «выходец из Тамлиона» или «принадлежащий к роду из Тамлиона». Такая модель типична для французских фамилий на -on, указывающих на принадлежность к местности.

Встречаемость фамилии в России крайне низкая. По открытым данным, носители Тамлион единичны и сосредоточены в основном в Москве и Санкт-Петербурге, что косвенно подтверждает версию об иностранных корнях: потомки европейских специалистов оседали в столицах. Сословная принадлежность, скорее всего, была разночинной или дворянской — если предок служил офицером или чиновником.

Однозначного ответа на вопрос о происхождении нет, но самая правдоподобная версия — французская, с географической или прозвищной основой. Русское происхождение маловероятно из-за отсутствия аналогичных фамилий в крестьянской или купеческой среде.