Фамилия Цвирлинг — одна из тех, что выдают немецкое или еврейское происхождение носителя, причём в обоих случаях корень один и тот же. В основе лежит немецкое слово Zwirn — «нитка», «пряжа», а Zwirner — «прядильщик», «сучильщик ниток». Суффикс -инг (-ing) в немецкой ономастике типичен для фамилий, образованных от названия профессии или личного прозвища: он указывает на принадлежность к роду занятий или на происхождение от конкретного человека. Таким образом, Цвирлинг — это «тот, кто работает с нитками», ремесленник-текстильщик.

В Российской империи фамилия встречалась в основном среди немецких колонистов, переселившихся в Поволжье и Причерноморье в XVIII–XIX веках, а также среди евреев-ашкеназов, у которых немецкая основа с суффиксом -инг нередка (сравните: Кислинг, Фрейлинг). В еврейском варианте фамилия могла закрепиться как профессиональное прозвище для портного или торговца мануфактурой. В документах встречаются варианты написания Цвирлинг, Цвирлин, а также с буквой «е» — Цверлинг, что связано с особенностями произношения в разных диалектах немецкого языка.

Словообразовательная модель здесь простая и прозрачная: основа Zwirn (через Zwirner) + типичный фамильный суффикс. В отличие от многих русских фамилий, где суффикс -ов/-ев указывает на отчество, Цвирлинг сохраняет чисто немецкий способ обозначения ремесла. В русском языке фамилия не склоняется по падежам как прилагательное, а ведёт себя как существительное мужского рода — Цвирлинг, Цвирлинга, Цвирлингу.

Социально носители фамилии в Российской империи относились к мещанскому или крестьянскому сословию, реже — к купечеству, если ремесло перерастало в мануфактурное дело. В советское время фамилия не была широко распространена: по переписям, основные очаги — бывшие немецкие колонии на Волге (Саратовская, Самарская губернии) и в Одесской области. Сегодня Цвирлинги встречаются в Германии, куда многие выехали в конце XX века, а также в России и на Украине.