Фамилия Тимлин — редкий случай, когда морфология не даёт однозначной подсказки. Суффикс -ин обычно указывает на принадлежность: «чей?» — Тимлин, то есть сын, потомок или человек Тимы. Но вот с основой сложнее. В русской ономастике нет устоявшегося полного имени Тимла или Тимля, от которого логично образовать такую форму. Поэтому первая и самая вероятная версия — фамилия восходит к краткой форме крестильного имени Тимофей (Тима, Тимка). Однако стандартная модель дала бы привычные Тимофеев, Тимин или Тимкин. Тимлин — это нестандартная, возможно, диалектная или даже искусственная форма, где к основе Тим- добавили нестандартный суффикс -л- (сравните: Светлана, но не Светлин; или фамилии Козлин, Орлин — тоже редкие).

Есть и вторая гипотеза, более экзотичная. В некоторых говорах «тимля» или «тимла» могло быть прозвищем человека с определённой чертой характера или внешности. Например, в северных говорах слово «тимлить» означало «медлить, тянуть», а «тимля» — медлительный человек. Тогда Тимлин — «сын медлительного». Эта версия объясняет необычный суффикс, но требует допущения, что прозвище было достаточно распространённым, чтобы закрепиться в фамилии, а документальных подтверждений этому нет.

Географически фамилия Тимлин встречается крайне редко, рассеяна по разным регионам России без ярко выраженного гнезда. Это может говорить о том, что она возникла независимо в нескольких местах (полифилетично) — например, как случайная запись при переписи, когда писарь на слух записал «Тимлин» вместо более привычного «Тимофеев». Носители фамилии, скорее всего, происходят из крестьянской или мещанской среды, где нестандартные формы фамилий были обычным делом. Однозначно определить, кем были предки, невозможно, но они явно не принадлежали к дворянству: фамилия не фиксируется в родословных книгах и не имеет «-ский» окончания.