Фамилия Ермачихин — редкий пример «материнской» фамилии, образованной не от имени отца, а от прозвища матери. Суффикс -их- указывает на принадлежность к женщине: в русских говорах (особенно северных и сибирских) жену называли по мужу — Ермачиха (жена Ермака). Соответственно, их дети получали фамилию Ермачихин, то есть «сын Ермачихи». Такая модель встречается реже патронимических фамилий на -ов и -ин, но устойчиво бытует в диалектной среде.

Основа фамилии — мужское имя Ермак. Это неканоническая, народная форма крестильного имени Ермолай (от греч. «вестник народа») или Ермил (от греч. «принадлежащий Гермесу»). Имя Ермак было широко распространено в XV–XVII веках, особенно среди казаков и крестьян Поволжья и Сибири. Самый известный носитель — атаман Ермак Тимофеевич, покоритель Сибири, но фамилия Ермачихин к нему прямого отношения не имеет: она бытовая, «гнездовая», и возникла в среде, где женщину называли по мужу-Ермаку.

Географически фамилия тяготеет к северу и северо-востоку России. По данным переписей, Ермачихины встречаются в Вологодской, Архангельской областях, в Пермском крае и в Сибири — то есть в регионах, где активно использовались «полуженские» фамилии на -ихин и -ых. В центральных и южных областях такая форма редка.

Иногда фамилию ошибочно связывают со словом «ермак» (малый жёрнов для ручной мельницы) или с тюркским «ермак» (воин, разбойник). Эти версии возможны для прозвища Ермак, но для фамилии Ермачихин они вторичны: её породило именно личное имя, а не нарицательное слово.