Фамилия Альхимович строится по ясной словообразовательной модели: к основе «Альхим» добавляется типичный для западнорусских и польских земель суффикс «-ович», указывающий на отчество или потомка. То есть Альхимович — буквально «сын (или потомок) Альхима». Сложность в том, что само имя или прозвище Альхим — редкое и неоднозначное. Самая прямая версия связывает его с названием средневековой мистической науки — алхимии. Слово «алхимия» восходит к арабскому al-kimija, что означает «философский камень» или «сокровенное искусство». В основе этой науки лежало представление о возможности превращения неблагородных металлов в золото с помощью «философского камня». Уже начиная с IV века изобретение алхимии часто приписывали евреям. Таким образом, прозвище Альхим мог получить человек, имевший отношение к этому занятию — либо алхимик-практик, либо тот, кого в народе считали сведущим в тайных ремеслах. Со временем потомок такого человека и получил фамилию Альхимович.

Впрочем, возможен и другой путь. Форма «Альхим» могла возникнуть как народное, упрощённое произношение какого-либо крестильного имени. Например, от Элиша (Елисей) через греческое посредство или от древнееврейского имени Эльханан («Бог помиловал»). В устной речи такие имена нередко «обкатывались» до созвучных бытовых вариантов. Если это так, то фамилия оказывается не связанной с алхимией, а восходит к библейскому имени, которое давали при крещении.

Суффикс «-ович» надёжно указывает на регион возникновения фамилии: это территория современной Беларуси, Украины и восточной Польши, где такая форма отчества была нормой для всех сословий, а не только для знати, как в Московской Руси. Поэтому Альхимовичи — это, скорее всего, потомки свободных крестьян, мещан или мелкой шляхты, а не столичных алхимиков при дворе. Спор между двумя версиями происхождения — от прозвища по занятию или от искажённого имени — остаётся открытым, но обе они правдоподобны и не противоречат историческому контексту.