Фамилия Алхимина — редкий случай, когда основа прозвища или имени напрямую отсылает к средневековой науке. В отличие от большинства «профессиональных» фамилий (Кузнецов, Мельников), эта образована не от ремесла, а от занятия, которое в XVI–XVII веках было на грани магии и химии. Алхимией на Руси называли не столько науку о превращении металлов, сколько искусство составления лекарств, красок и сплавов — ею занимались при царских аптеках и монастырях.

По словообразовательной модели фамилия принадлежит к самому распространённому типу: суффикс -ин указывает на принадлежность («чей?»). Основа — слово «алхимия» или, скорее, прозвище Алхим, Алхима. В русских говорах и документах XVII века встречается форма «алхим» — человек, сведущий в алхимии, аптекарь-самоучка или знахарь, варивший снадобья. Таким образом, Алхимина — буквально «дочь (или жена) Алхима», а для мужского варианта Алхимин — «потомок того, кого прозвали Алхимом».

Версия о происхождении от канонического имени здесь маловероятна. В святцах нет имени Алхим. Ближайшее по звучанию — греческое имя Евфимий (в просторечии Ефим, Юхим), но переход «Е» в «А» и вставка «л» нехарактерны для русской народной этимологии. Куда правдоподобнее, что фамилия — прямое прозвище по занятию, как Знахарев или Лекарев.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным регионам России. В переписных книгах XVII–XVIII веков единичные упоминания Алхимовых встречаются в Вологодском и Архангельском уездах, где при монастырях действовали «алхимические палаты» для изготовления лекарств. Это не массовая фамилия: по данным современных справочников, носителей Алхиминых в России не более нескольких сотен человек.

В словаре Б. О. Унбегауна «Русские фамилии» эта фамилия не упоминается — вероятно, из-за своей редкости. Однако она показательна: если предка прозвали Алхимом, значит, он владел знанием, которое в крестьянской среде выделяло его среди соседей. В отличие от фамилий вроде Кузнецов, которые давали каждому второму, Алхимина — маркер нестандартной профессии и, возможно, грамотности.