Фамилия Тюлянинова — женская форма фамилии Тюлянинов. С точки зрения словообразования это типичная «семейная» фамилия, образованная через суффикс -ов- от прозвища или имени, причём в основе лежит неканоническое (нецерковное) слово. Главная особенность здесь — редкий корень «тюлян-», который почти не встречается в других русских фамилиях.

Самая вероятная версия связывает фамилию с диалектным словом «тюля» или «тюлька». В южнорусских и поволжских говорах «тюлей» называли мелкую рыбу (тюльку, кильку), а также невысокого, щуплого человека. Прозвище Тюлян мог получить либо рыбак, промышлявший этой рыбой, либо человек маленького роста или худощавого телосложения. Суффикс -ан- в основе (Тюлян) часто придаёт слову разговорный, иногда пренебрежительный оттенок: так образовывали прозвища по характерному признаку (ср. Гулян, Болван).

Менее убедительна, но возможна связь с тюркскими языками, где «тюля» или «тюле» может означать «награда», «подарок». Однако для фамилии Тюлянинова такая этимология менее правдоподобна: во-первых, суффикс -ан- нехарактерен для русских адаптаций тюркских имён, во-вторых, фамилия не встречается массово в регионах с сильным тюркским влиянием.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным областям России — Тульской, Рязанской, Тамбовской. Там, в зоне речного промысла, прозвище Тюлян могло закрепиться за целым родом. Женская форма Тюлянинова — это «вдова Тюлянинова» или «дочь Тюлянинова», то есть принадлежащая к роду Тюляниновых.

В написании стоит обратить внимание на суффикс: не Тюлянин-ов, а Тюлян-инов. Это указывает на то, что прозвище было не Тюляня (с суффиксом -ин-), а именно Тюлян, от которого образовали фамилию по стандартной модели: Тюлян → Тюлянов → Тюлянинов (с наращением -ин- по аналогии с другими фамилиями). Такая модель встречается у фамилий типа Козлов → Козлинов, но реже, что делает Тюлянинова ономастически любопытным случаем.