Фамилия Цимбулина — женская форма, мужской вариант — Цимбулин. Она почти наверняка происходит от прозвища или нецерковного имени Цимбула. В основе лежит диалектное слово «цимбула» или «цимбала» — так на юге России и в некоторых областях Украины называли цимбалы, струнный ударный музыкальный инструмент. Прозвище Цимбула мог получить музыкант, игравший на цимбалах, или мастер, делавший такие инструменты. Вероятнее всего, фамилия сложилась в среде крестьян или городских ремесленников, где прозвища по роду занятий были обычным делом.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Цимбулин буквально означало «сын Цимбулы» или «человек из семьи Цимбулы». Модель образования — типичная для русских фамилий от прозвищ на -а/-я. Встречаются и однокоренные фамилии: Цимбалов, Цимбалистый, Цимбалюк — последняя особенно распространена на Украине. Цимбулина, с буквой «у» в корне, — более редкий вариант, характерный для южнорусских говоров, где «ы» и «у» могли меняться под влиянием местного произношения.

Географически фамилия тяготеет к Курской, Воронежской, Ростовской областям, а также к восточным регионам Украины. В дореволюционных переписях Цимбулины встречаются среди государственных крестьян и мещан. Сословная принадлежность не была высокой: прозвище указывает на ремесло, а не на дворянский титул. В дворянских родословных книгах эта фамилия не отмечена.

Есть и альтернативная, менее убедительная версия: от тюркского слова «цимбул» — «колючка», «репей». Но она слабая, так как инструментальное значение более распространено в славянской ономастике, а тюркские параллели для этой фамилии не подтверждаются массовыми данными. Таким образом, скорее всего, предок носительницы фамилии был музыкантом или мастером, связанным с цимбалами.