Фамилия Тарлыгин образована от мирского имени Тарлыга — так в старину называли человека, не при крещении, а в быту, внутри семьи или общины. Мирские имена сосуществовали с церковными и часто отражали не христианскую традицию, а окружающий мир, животных, черты характера или обстоятельства рождения ребёнка. В основе имени Тарлыга, скорее всего, лежит устаревшее нарицательное «тарлыга» — корова. Такое объяснение выглядит правдоподобным: в русских говорах и в языках соседних народов встречаются схожие по звучанию слова, связанные с крупным рогатым скотом.

Давая младенцу имя Тарлыга, родители вкладывали в него пожелание, чтобы природа приняла ребёнка как своего. Считалось, что имя-оберег передаёт человеку полезные качества животного: выносливость, спокойствие, способность выживать и кормить. Именем, образованным от названия коровы, могли назвать и долгожданного, крепкого ребёнка, и того, кто родился в семье, где скот был главным богатством. Такие имена не были редкостью в крестьянской среде, где благополучие напрямую зависело от домашней живности.

Фамилия Тарлыгин встроена в общий ряд русских фамилий, ведущих начало от тюркских прозвищ и мирских имён. Сюда же относятся Тургенев — от Турген, «быстрый, скорый», Аксаков — от Аксак, «хромой», Булгаков — от Булгак, «беспокойный». В этом ряду Тарлыгин стоит особняком: если большинство таких прозвищ подчёркивало характер или внешность человека, то Тарлыга отсылает к хозяйственному укладу и деревенскому быту.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Тарлыгин — «сын Тарлыги», «из рода Тарлыги». Такая модель типична для фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на -а или -я. Подобным образом возникли, например, фамилии от имён Гаврила — Гаврилин, или от прозвищ вроде Ширяй — Ширягин. Со временем имя Тарлыга исчезло из обихода, но закрепилось в фамилии, сохранив память о предке, которого так звали.

Сведений о конкретных исторических носителях фамилии Тарлыгин немного, и это типично для фамилий крестьянского происхождения: они редко попадали в документы до переписей и ревизских сказок. География распространения фамилии сегодня не ограничена одним регионом, что говорит о давнем расселении рода. Сама фамилия звучит нечасто, но именно редкость делает её узнаваемой и сохраняет связь с тем далёким прозвищем, которое когда-то дали человеку по имени Тарлыга.