Se trata de un diminutivo del común barrio con la adición del sufijo -uelo y una evolución fonética sencilla y que hallamos en otros ejemplos semejantes: barriuelo > barruelo. Aparece aquí barrio con el significado originario de "aldea pequeña". El segundo elemento del compuesto es el nombre del santo Julián en la forma local evolucionado fonéticamente a -Ullán con pérdida o apócope de la vocal final, que puede haber sido /o/ en caso de que proceda del acusativo latino IŪLIĀNUM  (> Iuliano > Ullán) o bien /i/ en caso de proceda del genitivo latino IŪLIĀNI (>Iuliani > Iuliane >Illán). La evolución de este antropónimo aquí presente es una más de varias posibles, siendo la forma Julián, también con apócope la que se impuso al final como estándar (compárese también Illán). No deja de ser curioso que en las respuestas del Catastro de Ensenada tras el encabezamiento "Barruelo de Santullán" se responde que el lugar se llama "Barruelo de Santillán". Si no es un error de copia, parece que habría cierta vacilación entre los dos resultados, pero desde luego es Santullán lo que prevaleció y lo que está extendido en todo el valle de ese nombre. Así pues, el topónimo equivaldría a "aldehuela de San Julián".