Фамилия Чихалов — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия, а физиологический акт, ставший прозвищем. Корень здесь — «чих», от глагола «чихать». Прозвище Чих, Чихало или Чихал могли дать человеку, который часто и громко чихал, либо тому, у кого была привычка чихать некстати. В народной культуре чихание связывали с приметами, так что прозвище могло закрепиться за человеком, на чей счёт ходили такие поверья.

Модель образования простая: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?»), то есть Чихалов — «сын Чихала» или «потомок Чихалова». Это типичная патронимическая фамилия, но с необычной основой. В русских говорах слово «чихало» могло означать не только того, кто чихает, но и, в переносном смысле, человека несерьёзного, пустячного, «чихающего на всё». Вторая версия — от прозвища Чихалка, которое давали бойкой, крикливой женщине, но фамилия, скорее всего, мужская по происхождению.

Географически фамилия редкая, встречается в основном в центральных и северных областях России: в Вологодской, Архангельской, Костромской губерниях. Там же фиксируются однокоренные фамилии — Чихачёв, Чихов, Чиханов. Чихалов могла возникнуть как вариант Чихачёва (с суффиксом -ов вместо -ев) или как самостоятельное образование от местного прозвища Чихало.

В ономастических справочниках фамилия не упоминается у Б. Унбегауна и В. Никонова, что подтверждает её локальный и нечастый характер. Однако у С. Веселовского в «Ономастиконе» встречается прозвище Чих: в XV–XVI веках так называли людей в Новгородских землях. Чихалов — скорее всего, поздняя фамилия, оформившаяся в XVII–XVIII веках, когда прозвища на -ло (Чихало, Брюхало, Молчало) стали превращаться в фамилии через суффикс -ов.

Известных носителей с такой фамилией в истории нет — это фамилия простых крестьян и ремесленников. Её уникальность в том, что она сохранила прямое указание на бытовую черту предка, не переосмысленную и не облагороженную со временем.