Фамилия Дубыкин образована от прозвища или нецерковного имени Дубыка. В основе лежит слово «дуб» — символ силы, твёрдости, долголетия. На Руси дубом или дубыкой могли назвать крепкого, коренастого человека, упрямого или медлительного, а также того, кто жил возле дубравы или работал с дубовой древесиной — например, бондаря или плотника. Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: «чей?» — Дубыкин, то есть сын или потомок Дубыки.

Модель образования типична для русских фамилий XVI–XVII веков: от прозвища на -а/-я через притяжательное прилагательное. Аналогичные фамилии — Дубинин, Дубов, Дубков. Но Дубыкин стоит особняком: ударный суффикс -ык- (в форме Дубыка) встречается реже, чем -ик- или -ок-. Это может быть диалектное или региональное слово: в некоторых говорах «дубыка» означало не просто дуб, а молодой дубок или человека с дубовой крепостью.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным областям России — Курской, Орловской, Воронежской, где дубравы были распространены. Встречается и в Поволжье, но реже. В XVIII–XIX веках Дубыкины в основном числились крестьянами и однодворцами — потомками служилых людей, охранявших южные рубежи. Сословная принадлежность не давала фамилии подняться в высшие слои, поэтому в дворянских родословных книгах она почти не встречается.

В ономастических словарях фамилия не получила обширного разбора, но её корень прозрачен. Споров о происхождении нет: все версии сходятся на «дубе». Единственная альтернатива — связь с личным именем Дуб, которое изредка давали в дохристианской традиции, но это менее вероятно, так как прозвищная форма Дубыка более живая и бытовая.