Фамилия Тюлинов образована по модели, характерной для русских фамилий XVII–XIX веков: к основе добавлялся суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?»). В основе лежит прозвище или нецерковное имя Тюля, Тюлин, а конечное -ов закрепилось как стандартный патронимический суффикс. Чтобы понять корень, нужно отсечь суффикс: Тюлин-ов. Основа Тюлин — это, скорее всего, притяжательное прилагательное от имени Тюля.

Самая вероятная версия — происхождение от слова «тюля» в значении «ленивый, неповоротливый человек». В русских говорах, особенно северных и сибирских, «тюля» означала мешковатого, вялого, медлительного человека. Прозвища по характеру — один из самых распространённых типов в русской антропонимии. Менее вероятна, но возможна связь с диалектным «тюлька» (мелкая рыба) или с глаголом «тюлить» (медлить, тянуть время). В любом случае, исходное прозвище носило бытовой, неофициальный характер и давалось человеку по поведению или внешности.

Встречается фамилия в основном в центральных и южных регионах России, особенно в Воронежской, Тамбовской и Рязанской областях. Там же фиксируются однокоренные фамилии — Тюлин, Тюлькин, Тюленев, но Тюлинов стоит особняком за счёт суффикса -ов, который в этой форме встречается реже. Если бы основа была от слова «тюлень», мы бы ждали фамилию Тюленев, а не Тюлинов.

Словообразовательный разбор показывает, что фамилия прошла стадию «Тюля → Тюлин (сын Тюли) → Тюлинов». То есть сначала было прозвище Тюля, потом его сына называли Тюлин, а уже внук или правнук получил фамилию Тюлинов. Это типичная трёхступенчатая модель, характерная для позднего формирования русских фамилий в крестьянской среде.

Сословно фамилия, скорее всего, крестьянская или мещанская. В дворянских родословных книгах Тюлиновы не значатся, что подтверждает бытовое происхождение прозвища. В метрических книгах XIX века фамилия встречается среди государственных и помещичьих крестьян, реже — среди однодворцев. Никаких легенд о татарском или финно-угорском корне для неё нет, и притягивать их не стоит — основа прозрачна и лежит в русской лексике.