Фамилия Тарлычев — редкий случай, где корень слова почти наверняка тюркский, а суффикс — исконно русский. Основа «Тарлы» восходит к тюркскому слову «тарлы» или «тарлык», что означает «тесный, узкий» или, в переносном смысле, «нуждающийся, стеснённый в средствах». В татарском и башкирском языках «тарлык» — это и «теснота», и «бедность». Вряд ли прозвище давали в прямом значении «бедняк» — скорее, так могли назвать человека прижимистого, бережливого до скупости или того, кто жил в стеснённых обстоятельствах, например, на узкой полосе земли.

Модель образования типична для русских фамилий: к основе на -а или -ы прибавили суффикс -чев. По правилам русской морфологии, если основа оканчивается на согласный, фамилия получает суффикс -ев (как Иванов — от Иван). Но здесь, вероятно, исходная форма была «Тарлыч» или «Тарлык», где конечный звук изменился при адаптации. Встречаются однокоренные фамилии: Тарлыков, Тарлыгин — все они указывают на одну и ту же тюркскую основу, но с разными русскими суффиксами. Тарлычев — самая редкая из этой группы, что говорит о локальном бытовании.

Географически фамилия привязана к регионам, где исторически было смешанное русско-тюркское население: Поволжье, Урал, Западная Сибирь. В переписях XIX века Тарлычевы встречаются среди крестьян Казанской и Симбирской губерний, а также в казачьих станицах Оренбуржья. Если предок носил такое прозвище, он мог быть либо крещёным татарином, либо русским, получившим «уличное» имя от соседей-тюрков. В дворянских родословных книгах фамилия не отмечена — это верный признак крестьянского или мещанского происхождения.

Ударение в фамилии плавающее: в центральной России чаще говорят Тарлы́чев, а в Поволжье — Та́рлычев. Первый вариант ближе к тюркскому произношению, где ударение падает на последний слог основы. Второй — результат обрусения, когда ударение сместили на корень, как в привычных русских фамилиях. Оба варианта равноправны, но при поиске архивных записей стоит учитывать оба написания, так как писарь мог записать фамилию на слух.

В современной России фамилия остаётся малочисленной. По данным открытых баз, носителей Тарлычевых — не более нескольких сотен человек, и основная их часть сосредоточена в Татарстане и Башкортостане. Это подтверждает версию о тюркском корне: фамилия не ушла далеко от места своего возникновения.