Фамилия Зайнуллин образована от арабского мужского имени Зайнулла. Оно составное: «зайн» переводится как «украшение», а «улла» — одна из форм слова «Аллах». В сумме имя означает «украшение Аллаха». Такие имена с корнем «зайн» (Зайнутдин, Зайнульбашир) распространены в мусульманской среде, особенно у татар и башкир.

Фамилию строят по обычной русской модели: к основе Зайнулл- добавляют патронимический суффикс -ин, который указывает на принадлежность («чей?» — Зайнуллин, то есть сын Зайнуллы). В тюркских языках ударение падает на последний слог, но в русском произношении оно смещается на второй: Зайну́ллин.

Документы XIX — начала XX века сохранили несколько ранних носителей. В Книге памяти Республики Башкортостан записан Багаутдин Шагабутдинович Зайнуллин, татарин, родившийся в 1880 году в деревне Такино Мечетлинского района. В Книге памяти Татарстана упоминаются зажиточный крестьянин Галиулла Зайнуллин (1863 года рождения) из села Байлянгар Кукморского района и Хабибулла Зайнуллин (1876 года рождения) из села Сосново Агрызского района. Эти записи показывают, что фамилия бытовала в северо-восточных районах Татарстана и на западе Башкирии — в зоне смешанного татаро-башкирского населения.

Из известных однофамильцев — языковед Марат Валиевич Зайнуллин (род. 1935). Он автор трудов по грамматическому строю башкирского языка, доктор филологических наук, долгое время возглавлял кафедру башкирского языкознания в Башкирском университете. Его работы — не справочники, а именно исследования, где он разбирал механизмы словообразования и синтаксиса башкирского.

Сравните с однокоренными фамилиями: Зайнутдинов (от имени Зайнутдин — «украшение веры») и просто Зайнуллин. Разница в суффиксе: у Зайнутдинова основа длиннее, а у Зайнуллина она короче, что типично для имён на -улла. Встречается и вариант Зайнулов — с тюркским суффиксом -ов вместо русского -ин, но он редок.

В целом фамилия Зайнуллин прозрачна по смыслу: её основа — имя с религиозным подтекстом, а суффикс указывает на происхождение от отца. Географически она привязана к Волго-Уральскому региону, где веками живут татары и башкиры.