Фамилия Чихалёв — наглядный пример того, как русская фамилия может вырасти из самого обыденного, даже физиологического действия. В её основе лежит глагол «чихать», а точнее — повелительная форма «чихай» или просторечное прозвище Чихаль (Чихало). Человек, получивший такое прозвище в XV–XVII веках, мог отличаться привычкой громко или часто чихать, либо это была ироничная кличка, данная за медлительность (сравните: «чихать» в переносном смысле — «мешкать, копаться»). Вторая версия менее вероятна, но возможна в говорах.

Словообразовательная модель здесь классическая для восточнославянских фамилий: основа на -л- (Чихал) плюс суффикс притяжательности -ёв. Суффикс -ёв, а не -ев, указывает на то, что в основе было твёрдое окончание («Чихал», а не «Чихале»). Ударение в фамилии обычно падает на последний слог — Чихалёв, что соответствует типичной акцентуации отглагольных фамилий на -ёв (сравните: Ковалёв, Долгалёв). Если бы фамилия произошла от имени Чихал (гипотетического канонического имени), ударение могло бы быть иным, но таких имён в святцах нет.

Географически фамилия тяготеет к северо-западным и центральным областям России. Встречается она нечасто, что объясняется специфичностью прозвища: не каждому давали кличку по такому признаку. В переписных книгах XVII века, например, по Вологодскому уезду, можно найти крестьян с прозвищем Чихаль, но фамилия в современном написании оформилась позже, после отмены крепостного права, когда прозвища окончательно закрепились за родами.

Однокоренные фамилии — Чихалов, Чихачёв, Чихов — образованы от тех же основ, но с разными суффиксами. Чихалов — более редкий вариант с суффиксом -ов, Чихачёв — от прозвища Чихач (тот, кто чихает), а Чихов — краткая форма, напрямую от глагола «чих». Чихалёв среди них — самая «полная» по звучанию, с суффиксом, который в русской ономастике часто указывает на принадлежность к роду конкретного человека (Чихаль → сын Чихаля → Чихалёвы).

Социальный статус первых носителей, скорее всего, был крестьянским или посадским. Дворянских родов с такой фамилией в исторических источниках не зафиксировано — она осталась в низовых слоях населения, что типично для прозвищ, образованных от бытовых наблюдений.