Фамилия Тартышная — редкий случай, когда формально женский вариант закрепился в качестве основной фамилии. Чаще всего такие фамилии на -ая (Тартышная, Тартышного) встречаются на юге России и Украины, где в говорах прилагательные согласуются по женскому роду независимо от пола носителя. Если же фамилия принадлежит женщине, её мужской парой будет Тартышный, но в документах могла закрепиться именно форма Тартышная, если родоначальником был человек, носивший прозвище Тартышный.

Корень фамилии — диалектное слово «тартыш» или «тартышный». В русских говорах Сибири и Урала «тартыш» означало либо «мелкий кустарник, хворост», либо «сухое дерево, коряга». В тверских и псковских говорах фиксировалось значение «неповоротливый, неуклюжий человек» — от глагола «тартышить» (тащить, волочить с трудом). Скорее всего, прозвище Тартышный дали либо человеку, жившему в лесистой, заросшей местности, либо медлительному, тяжёлому на подъём мужчине.

Суффикс -н- указывает на типичную модель образования от прилагательного: Тартышный — «относящийся к тартышу». Окончание -ая закрепилось в результате субстантивации, когда фамилия стала восприниматься как самостоятельное слово, а не как согласованное определение. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые прямо указывают на отчество, модель Тартышная — более поздняя, характерная для крестьянских фамилий, возникших из прозвищ-прилагательных в XVII–XIX веках.

Географически фамилия тяготеет к Курской, Белгородской и Воронежской областям, а также к Краснодарскому краю. Это совпадает с ареалом фамилий на -ая, которые в центральной России часто заменялись на -ов (Тартышнов), но на юге сохранили первоначальную форму. Встречается и вариант Тартыжников — от той же основы, но с другим суффиксом.

С точки зрения социального происхождения, носители фамилии — скорее всего, потомки однодворцев или государственных крестьян южных губерний, где такие прозвища были распространены. Дворянских родов с фамилией Тартышная не зафиксировано.