Фамилия Тюллина — женская форма, мужской вариант — Тюллин. В русской ономастике фамилии на -ин обычно образуются от основ, оканчивающихся на -а или -я, что указывает на происхождение от прозвища или имени, имевшего такую форму. В данном случае основа — «Тюлля» или «Тюля». Что могло значить это слово?

Самая прямая версия — связь с тюлем, легкой сетчатой тканью. Прозвище Тюля могли дать портному, торговцу тканями или человеку, который носил одежду из тюля, что в прошлом было заметно и необычно. В говорах слово «тюля» встречалось и в переносном смысле — так могли назвать вялого, медлительного или изнеженного человека. Вторая версия: основа восходит к краткой форме крестильного имени, например, Тюля от Тихон или Терентий (через уменьшительные Тюха, Тюша). В таком случае фамилия — патроним, то есть «сын Тюли».

Модель образования — стандартная для северных и центральных областей России, где фамилии на -ин распространены шире, чем, скажем, в южнорусских землях с суффиксом -ов. Но географическая привязка у Тюллиных слабая: фамилия редкая, в дореволюционных переписях почти не встречается. Встречается двойное «л» — Тюллин, а не Тюлин. Это может быть результатом позднего закрепления на письме (под влиянием фамилий вроде Аллин, Беллин) или указанием на иноязычный корень, но финно-угорское или тюркское происхождение здесь маловероятно — звучание нехарактерно.

В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» основа «Тюл-» не выделена в отдельную группу, что подтверждает её редкость. Сравните с однокоренными: Тюлин (от Тюля) — более частый вариант, Тюлькин (от названия птицы тюлька, рыбы или прозвища). Тюллина стоит особняком: двойное «л» делает её более конкретной, возможно, фамилия одного рода, а не массовое образование. Сословно предки могли быть крестьянами или мещанами — дворянские роды с такой фамилией не зафиксированы в гербовниках.