Фамилия Тырновская — женская форма фамилии Тырновский, и её происхождение надёжнее всего связывать с географическим названием. В основе лежит топоним Тырново — так в прошлом называли несколько поселений в России, на Украине и в Беларуси. Самое известное — город Велико-Тырново в Болгарии, но для русских фамилий чаще источником служили местные деревни, например, Тырново в бывшей Рязанской или Тамбовской губерниях. Суффикс -ский указывает на принадлежность к месту: Тырновский — «тот, кто из Тырнова». Такая модель образования типична для дворянских и духовных фамилий, но в XIX веке её активно перенимали и крестьяне, выходя из сословия или переезжая.

Сам топоним Тырново, скорее всего, восходит к древнерусскому слову «тырн» — колючий кустарник, терновник. В диалектах «тырн» могло означать и «ограда из колючек», и «заросшее колючкой место». То есть название села изначально указывало на особенность ландшафта — глухую, поросшую терновником местность. В ономастике это обычный случай: фамилия, рождённая от названия, которое само возникло из прозвища места.

Менее вероятна, но возможна версия от прозвища Тырн — так могли назвать человека колючего, неуживчивого или, наоборот, живущего в глуши. Однако для фамилии с суффиксом -ский это редкость: обычно такие фамилии образуются от прозвищ с суффиксами -ов/-ев или -ин. Поэтому географическое объяснение остаётся основным.

Фамилия Тырновская — не массовая, встречается спорадически в центральных и южных областях России, а также в среде потомков переселенцев в Сибири. В дореволюционных метрических книгах её носители записаны и среди мещан, и среди крестьян, иногда — в духовном сословии, но без устойчивой привязки к одному социальному слою. Поскольку фамилия женская, её распространение всегда зависело от мужской линии: Тырновская — дочь или жена Тырновского.