Фамилия Тамлянкина хранит загадку в своей основе. С первого взгляда она кажется образованной от названия реки Тамла (приток Волги) или от топонима Тамлянка, но такой населённый пункт не зафиксирован в современных атласах. Более вероятно, что в основе лежит прозвище Тамлянка, которое могло возникнуть от диалектного глагола «тамлить» — в некоторых говорах это означает «медлить, тянуть, делать неспешно». Человек, получивший такое прозвище, вероятно, отличался неторопливостью или обстоятельностью в делах.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Тамлянкина — «дочь (или жена) Тамлянки». Форма на -а характерна для женского варианта фамилии, хотя в бытовом общении XIX века так могли называть и мужчину, если фамилия не успела закрепиться в мужском роде с окончанием -ов. Впрочем, современные носители фамилии Тамлянкин (мужской вариант) встречаются, хоть и редко — это указывает на то, что фамилия могла сформироваться в среде, где фамилии на -ин были нормой для обоих полов.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным регионам России, особенно к Тамбовской и Воронежской областям. Там же бытуют однокоренные фамилии Тамлов, Тамлин, что подтверждает связь с местной диалектной лексикой. Интересно, что в некоторых переписях XIX века встречаются записи «Тамлянкин» как прозвище крестьян, занимавшихся бортничеством или лесным промыслом — возможно, «тамлить» в их среде означало «долго вымачивать лыко» или «медленно обрабатывать древесину».

Сословно фамилия почти наверняка крестьянская или мещанская. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что делает её типичным примером фамилии, возникшей из личного прозвища в сельской среде. Сегодня Тамлянкиных можно встретить в основном в Черноземье и Поволжье, а также среди потомков переселенцев в Сибири.