Фамилия Цырлина — редкий случай, когда женская форма закрепилась в качестве основной и единственной. В русской традиции фамилии на -ин обычно происходят от мужских прозвищ или имён, оканчивающихся на -а/-я: Цырля → Цырлин → Цырлина. Но здесь финальное -а не родовое окончание, а часть основы — фамилия не склоняется по мужскому/женскому типу, а существует в неизменной форме. Это указывает либо на её позднюю фиксацию в документах, либо на то, что носительницей-основательницей рода была женщина, чьё имя или прозвище легло в основу.

Корень «цыр-» не имеет очевидных славянских параллелей. Самая вероятная версия — связь с диалектным глаголом «цыркать» (брызгать, стрелять струёй) или существительным «цырка» (название птицы, возможно, чирка). В южнорусских и украинских говорах «циркати» означало «чирикать», «свистеть», а «цирлик» — мелкую птицу. Тогда Цырля — прозвище говорливого, вертлявого человека или же охотника на мелкую дичь. Менее вероятно, но возможно, что основа восходит к тюркскому «чёр» (граница) или идишскому «цирл» (уменьшительное от «циркус» — цирк), но для уверенности не хватает географических данных.

Суффикс -ин в фамилии Цырлина указывает на принадлежность: «чей?» — Цырлин, то есть сын или дочь Цырли. Такая модель типична для северных и центральных областей России, где фамилии на -ин распространены шире, чем на юге. Если бы фамилия возникла в западных регионах, скорее всего, появился бы вариант Цырлевич или Цырловский.

В дореволюционных метрических книгах фамилия встречается крайне редко, в основном в черте оседлости (Беларусь, западные губернии), что может указывать на еврейские корни. В таком случае Цырлина — матроним, образованный от женского имени Цира (уменьшительное от Ципора, библейское «птичка»). Тогда фамилия буквально означает «принадлежащая Цире» — необычный для славянской традиции случай, когда род назван по матери.

Сегодня носители фамилии Цырлина рассеяны по всей России, но наибольшая концентрация — в Москве и Санкт-Петербурге. Встречается также в Израиле и США, среди потомков эмигрантов начала XX века.