Фамилия Филимохин — редкий случай в русской ономастике, где суффикс -ин присоединился не просто к имени, а к форме с уменьшительно-пренебрежительным оттенком. Основа здесь — Филимоха, а это, в свою очередь, производное от канонического крестильного имени Филимон. В народной речи имя Филимон дробилось на множество вариантов: Филя, Филимоша, Филимоха. Последняя форма с суффиксом -ох- (-ех-, -ах-) в русских говорах часто несла оттенок фамильярности или указывала на человека простого звания. Таким образом, Филимохин буквально означает «сын Филимохи» или «человек из семьи Филимохи».

Само имя Филимон — греческого происхождения, от φιλέω (phileo) — «любить», и означает «любящий», «милый». В христианской традиции это имя носил апостол от семидесяти, адресат послания апостола Павла. Однако в русской среде имя никогда не было частым, а его производные — тем более. Поэтому фамилия Филимохин встречается редко и не имеет широкого географического рассеяния.

Модель образования на -ин указывает на то, что фамилия сложилась в среде, где основным способом именования было отчество от прозвища или обиходной формы имени. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще фиксировали род занятий или место жительства, -ин прочно привязывал человека к имени или прозвищу отца. В данном случае прозвище Филимоха могло закрепиться за человеком, которого в деревне звали не иначе как по уменьшительной форме — возможно, из-за возраста, характера или социального положения.

Интересно, что фамилия избежала типичного для многих редких фамилий смешения с другими корнями. Например, её легко спутать с Филимоновым, но суффикс -охин чётко отсекает эту версию. Также не стоит искать в ней связь со словом «филимон» в значении «растение» или «монета» — это ложные этимологии. Единственная правдоподобная линия ведёт к личному имени Филимон через диалектную форму.

Поскольку фамилия не получила широкого распространения, её носители, скорее всего, происходят из одного или нескольких локальных гнёзд — возможно, из северных или центральных областей России, где суффикс -ох- был особенно употребителен. В дореволюционных переписях такие фамилии часто встречались среди крестьян и мещан, реже — среди духовенства, так как последнее предпочитало более книжные формы вроде Филимонов.