Фамилия Долихина принадлежит к распространённому в северных и сибирских говорах типу фамилий на -ихин/-ихин. Суффикс -их- указывает на принадлежность: в основе лежит прозвище или семейное имя, отвечавшее на вопрос «чей?» — «Долихин» значило «из семьи Долихи». Такой способ образования фамилий особенно характерен для Архангельской, Вологодской, Вятской губерний и для русского населения Урала и Сибири, где фамилии на -их и -ых фиксировались позже и дольше сохраняли патронимический оттенок.

Корень фамилии — «дол-», связанный с понятием «доля». В древнерусском языке «доля» означала и часть, и участь, и надел земли. Прозвище Доля, Долиха могли дать человеку, который получил хороший земельный надел или, наоборот, остался с малой долей. Но есть и другая, не менее вероятная версия: «доля» в северных говорах иногда обозначала не только судьбу, но и пай, часть общего хозяйства, а Долихой могли прозвать расчётливого хозяина, умеющего делить поровну. В ономастических работах Б. Унбегауна фамилии с основой «дол-» обычно относят к прозвищным, а не к крестильным именам, что усиливает версию о бытовом, а не церковном происхождении.

Мужской вариант фамилии — Долихин. Женская форма Долихина — это не изменение фамилии, а её грамматическая форма, которая в русской традиции закрепилась за женщинами и детьми. Поскольку фамилия образована через суффикс -ин (от основы на -а), она склоняется по падежам как обычное притяжательное прилагательное.

О сословной принадлежности Долихиных сказать что-то определённое трудно: такие фамилии встречались и у крестьян, и у мещан, и у купцов. В документах XIX века Долихины упоминаются в Вятской и Пермской губерниях, что подтверждает северно-уральский ареал. Поскольку фамилия не получила широкого распространения в центральной России, можно предположить, что её носители — потомки людей из общин, где сохранялся архаичный тип именования по отцу или по главе семьи с суффиксом -их-.

Однокоренные фамилии — Долин, Долёв, Дольников — образованы от той же основы, но по другим моделям. Долихина стоит особняком благодаря редкому суффиксу, который сразу указывает на региональное происхождение.