Фамилия Дыхалкина — женская форма фамилии Дыхалкин. В её основе лежит прозвище или нецерковное имя Дыхалка. Слово «дыхалка» в русских говорах имело несколько значений. Прежде всего, это просто «дыхание», «дух», «горло», «грудная клетка». В переносном смысле так могли назвать человека с громким, тяжелым или, наоборот, едва слышным дыханием. В некоторых диалектах «дыхалкой» называли и самого человека — слабого, болезненного, с одышкой, или, напротив, крикливого, надрывного. Встречается и значение «отдушина», «продух» в бане или печи, но вряд ли прозвище пошло от бытового предмета: скорее всего, оно характеризовало внешность или поведение.

Модель образования типична для русского Севера и северо-востока. Суффикс -к- в основе (Дыхал-к-а) характерен для прозвищ, а окончание -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Дыхалкин, то есть сын или потомок Дыхалки. Такая патронимическая модель с суффиксом -ин активнее всего работала в новгородских, вятских, архангельских землях. Поэтому логично искать географические корни фамилии именно там, хотя со временем она расселилась шире.

У фамилии есть редкая особенность: она не от имени, а от яркого прозвища, которое в письменных источниках фиксируется редко. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) основа «дых-» встречается, но в форме Дыхалкин она не столь частотна, как, скажем, Дышалов или Дыханов. Это говорит о том, что прозвище было локальным, деревенским, и не перешло в массовый документооборот через переписные книги. Скорее всего, предок носительницы фамилии был крестьянином или посадским человеком, получившим уличное имя по заметной особенности — хрипоте, одышке или, наоборот, зычному голосу. В любом случае, прозвище не было обидным: в традиционной культуре такие имена давали по внешнему признаку, без злого умысла.