Фамилия Черныхаева — редкий случай, когда основа говорит сама за себя, а суффикс ставит исследователя в тупик. Сразу видно корень «черн-», указывающий на цвет волос, кожи или одежды предка. В русских фамилиях такие основы (Чернов, Чернышёв, Черняев) одни из самых частых. Но вот суффикс «-аев» при такой основе — большая редкость.

Обычно «-аев» присоединяют к основам на твёрдый согласный (Бородаев, Коптев), а здесь он стоит после мягкого «х». Это заставляет предположить, что фамилия образована не напрямую от прозвища «Черных», а от более сложной формы — например, отчества от прозвища Черныхай или Черныхай. В говорах «черныхать» могло значить «чернить, пачкать», а «черныхай» — человека, который пачкается в работе (кузнец, печник, угольщик) или, в переносном смысле, клеветника.

Вероятнее всего, фамилия — отчество второго порядка: сын Черныхая стал Черныхаевым. Географически такие формы с суффиксом «-аев» при цветовой основе тяготеют к южнорусским и украинским говорам, где «черныхать» было более употребительно. В центральных областях предпочли бы Чернышёва или Черняева.

Сравнение с однокоренными фамилиями подтверждает версию. Черныхаев стоит в одном ряду с Черныхиным (от «Черныха»), но отличается суффиксом. Если Черныхин — типичная северная или сибирская форма (суффикс «-ин»), то Черныхаев — южный вариант, где отчество строилось через «-ев». Таким образом, предок носителя фамилии, скорее всего, жил на юге России или в украинских землях и занимался ремеслом, связанным с углём, сажей или грязной работой.

В сословном отношении фамилия не несёт признаков дворянства: суффикс «-аев» при такой просторечной основе — верный признак крестьянского или посадского происхождения. Документальных упоминаний о Черныхаевых в боярских списках или родословных книгах нет, что косвенно подтверждает «низовое» бытование фамилии.