Фамилия Тлитов — редкий случай, когда географический акцент в основе важнее, чем прозвище или профессия. Она образована от названия реки Тлит, левого притока Терека, протекающей в Северной Осетии. В осетинском языке «тлит» означает «тополь», так что буквально река — Тополиная. Человек, живший на её берегах, получал прозвище Тлит, а его потомки становились Тлитовыми.

Суффикс -ов указывает на стандартную русскую модель патронимической фамилии. В XVI–XVII веках, когда русское население осваивало южные окраины (в том числе Терскую область и Ставрополье), переселенцы или служилые люди нередко получали фамилии по местным гидронимам. Тлитов — не исключение: это, скорее всего, фамилия казачьего или крестьянского рода, осевшего вблизи реки Тлит.

Версия о происхождении от личного имени Тлит (гипотетического, не зафиксированного в святцах) маловероятна: в православной традиции такого имени нет. Связь с глаголом «тлить» (гнить, портиться) тоже сомнительна — в фамилиях с суффиксом -ов основа редко берётся от глагольного корня без посредника (скорее было бы Тлильщиков или Тлилин).

Фамилия очень редкая. В современных базах данных она встречается единично, преимущественно на Северном Кавказе и в южных регионах России. Поскольку титулованных дворянских родов с такой фамилией не известно, предки Тлитовых — вероятно, вольные поселенцы или казаки, обживавшие предгорья Кавказа в XVIII–XIX веках.