Фамилия Тарлышева — женская форма фамилии Тарлышев, которая образована по самой распространённой в русском языке модели: от прозвища или имени с помощью суффикса -ев. Суффикс указывает на принадлежность («чей?» — Тарлышев), то есть первоначально это было отчество или родовое именование: «сын Тарлыша» или «человек из семьи Тарлыша».

Корень фамилии — тюркский. Основа «тарлыш» или «тарлы» восходит к тюркским языкам, где слово «тар» означает «узкий», «тесный», а «тарлык» — «теснота», «нужда», «стеснённое положение». В тюркских диалектах встречается и слово «тарлыш» как вариант «тарлык» с тем же значением. Таким образом, прозвище Тарлыш могли дать человеку невысокого роста, худощавого телосложения или тому, кто жил в стеснённых обстоятельствах, в бедности. Вторая версия, менее вероятная, — от тюркского имени Тарлы (с суффиксом -ыш, образующим уменьшительную или ласкательную форму), которое могло быть образовано от того же корня.

Географически фамилия Тарлышев встречается преимущественно в Поволжье и на Урале — регионах, где исторически были сильны тюркско-русские контакты. Это косвенно подтверждает тюркское происхождение основы. Встречается она и в документах XVI–XVII веков, когда в русских землях фиксировали служилых людей и крестьян с нерусскими прозвищами. Например, в переписных книгах упоминаются Тарлышевы из числа казанских и симбирских служилых татар, перешедших на русскую службу.

Важная деталь: фамилия не имеет отношения к русскому слову «тарлык» (вид антилопы) — это случайное звуковое совпадение. В отличие от фамилий на -ский, Тарлышева не указывает на владение землёй или дворянский титул. Это типичная «прозвищная» фамилия, которая закрепилась за родом ещё в допетровскую эпоху.