Фамилия Амельохин — один из тех случаев, когда на письме слышится диалектное произношение. В основе лежит имя Амельоха, а оно, в свою очередь, — обиходная форма крестильного имени Емельян. В русских говорах начальное «е» часто переходило в «а» (ср. Алена, Алеша), а мягкое «л» в сочетании с последующим гласным давало вариант «Амельян». От него образовали уменьшительное Амельоха, как Степан → Степоха, Фёдор → Федоха. Суффикс -ох- в таких прозвищах придавал оттенок фамильярности или принадлежности к простонародной среде.

Фамилия образована по стандартной русской модели: от прозвища Амельоха с помощью притяжательного суффикса -ин. В буквальном смысле Амельохин — «сын Амельохи» или «человек из семьи Амельохи». Такая форма характерна для фамилий, возникших в среде крестьян и мещан центральной России и Поволжья, где широко бытовали имена на -оха.

По сравнению с более частотными Амелькиным или Амельяновым, фамилия Амельохин встречается реже и имеет ярко выраженную диалектную окраску. Она фиксируется в основном в южнорусских и среднерусских областях, в частности в Тамбовской, Рязанской и Воронежской губерниях. В словаре русских фамилий Б. Унбегауна подобные модели описаны как типичные для «простонародной» ономастики, где суффикс -ох- указывает на непринуждённое, бытовое происхождение прозвища.

Первые письменные упоминания такой фамилии встречаются в переписных книгах XVII века, но в массовом порядке она закрепилась после отмены крепостного права, когда бывшие крепостные получили право на постоянную фамилию. Сам носитель фамилии Амельохин в прошлом, скорее всего, был крестьянином или ремесленником, а его предка звали Емельяном — именем, которое пришло на Русь вместе с христианством от греческого «Аймилианос» (ласковый, приветливый).