Фамилия Тырлина — женская форма, а её мужской вариант Тырлин. С точки зрения словообразования это типичная «фамилия-притяжательное прилагательное», образованное с помощью суффикса -ин. Этот суффикс в русских фамилиях указывает на принадлежность: Тырлин — значит «сын Тырлы» или «человек из рода Тырлы». В основе лежит прозвище или нецерковное имя Тырла.

Корень «тыр-» в русских говорах многозначен и часто связан с действиями, требующими усилия или настойчивости. В северных и сибирских диалектах «тырить» означает «тащить, волочить, красть». Однако прозвище Тырла, скорее всего, не имело прямого криминального оттенка. В псковских и тверских говорах «тырла» — это непоседа, человек, который постоянно суетится, «тыркается» туда-сюда. В том же ряду стоит «тыркать» — толкать, пихать. Таким образом, первый Тырла мог получить прозвище за беспокойный характер или за манеру постоянно вмешиваться в дела.

Есть и менее очевидная версия: «тырло» в южнорусских говорах — это стойбище, место, где скот стоит на отдыхе. Если фамилия восходит к этому корню, то прозвище Тырла могло означать пастуха или человека, живущего при стаде. Но эта версия менее вероятна, так как основа «тырл-» с таким значением дала бы фамилию Тырлов, а не Тырлин.

Географически фамилия Тырлина встречается нечасто, но имеет устойчивое «гнездо» в Поволжье и на Урале. В метрических книгах XVIII–XIX веков Тырлины фиксируются среди государственных крестьян и мастеровых людей. Встречается написание через «ы» (Тырлина) и изредка через «и» (Тирлина) — второй вариант может указывать на искажение при записи или на связь с другим корнем (например, от имени Тир — сокращение от Тихомир).

Сравнение с однокоренными фамилиями — Тыркин, Тырышкин, Тырков — показывает, что все они образованы от прозвищ с тем же корнем, но разными суффиксами. Тырлина стоит в этом ряду как одна из самых старых по модели образования, так как суффикс -ин в фамилиях закрепился раньше, чем -ов, в северных и центральных землях.