Фамилия Тарнакова образована от мужской формы Тарнаков, а та, в свою очередь, — от прозвища или нецерковного имени Тарнак. В русской ономастике суффикс -ак (с вариантом -як) часто указывает на человека, связанного с действием или предметом, названным в корне. Здесь основа — «тарн-», и это самый интересный момент для разбора.

Слово «тарн» в русских говорах неоднозначно. В тверских и псковских диалектах тарном называли болотистое место, топь, поросшую кустарником. В таком случае Тарнак — человек, живший у тарна, на болотистой низине, или выходец из такой местности. Вторая версия отсылает к тюркским языкам: «тарна» или «тарнак» могло означать «гребень», «чесалка» для льна или шерсти. Тогда прозвище давали ремесленнику, который занимался чесанием, или просто человеку с непослушными, «всклокоченными» волосами. Третья, менее вероятная гипотеза — связь с диалектным глаголом «тарнать» (тянуть, медлить), но она не подкреплена устойчивой лексикой.

Морфологически фамилия Тарнакова — типичная русская «матронимическая» или, точнее, «патронимическая» модель на -ов. Суффикс -ов указывает на принадлежность: «чей?» — Тарнаков, то есть сын или потомок Тарнака. Ударение в фамилии чаще всего падает на второй слог: Тарна́ков.

Географически фамилия тяготеет к северо-западу России: Псковская, Новгородская, Тверская области. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении — скорее всего, от конкретного прозвища, закрепившегося в одном роду, а не от распространенного имени. В сословном плане носители фамилии, вероятно, относились к крестьянам или мещанам: прозвища по месту жительства или ремеслу типичны для непривилегированных слоев, где фамилии оформились позже, в XVIII–XIX веках. Дворянская ветвь Тарнаковых не зафиксирована в родословных книгах.

Из однокоренных фамилий можно назвать Тарнов, Тарновский, Тарнавский — они обычно связываются с топонимом Тарнов (например, город Тарнув в Польше) или украинским «терен» (терновник). Тарнаков же стоит особняком: его корень более архаичный и диалектный, без явной географической привязки к известным поселениям.