Фамилия Хлычев образована по стандартной русской модели с суффиксом -ев, который добавлялся к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или ц. В основе лежит прозвище Хлыч. Слово «хлыч» в русских говорах имело два основных значения: «прут, хворостина» и «верзила, долговязый человек». В переносном смысле так могли назвать высокого и худого парня, а в некоторых регионах — бойкого, пронырливого мальчишку.

Интересно, что фамилия Хлычев встречается в нескольких удаленных друг от друга регионах, что указывает на независимое возникновение в разных местах. Наиболее ранние письменные упоминания относятся к XVI–XVII векам. В Переславле-Залесском в 1605 году записан крестьянин «Хлыч», а в Воронежской губернии в XVII веке фиксируются Хлычевы среди служилых людей — казаков и стрельцов. Это не редкость: прозвище, данное по внешности или характеру, легко приживалось в среде как землепашцев, так и военных.

Менее вероятна, но возможна версия происхождения от имени Хлыч — гипокористической формы от канонического имени Хрисанф или Христофор. В народе такие имена часто усекали до коротких и звучных вариантов, а затем к ним добавляли фамильный суффикс. Однако большинство ономастов склоняются к прозвищному происхождению: слишком прозрачна семантика слова «хлыч», и слишком много в русских говорах фамилий, образованных от подобных бытовых прозвищ.

Встречается и вариант написания Хлычов — с ударным окончанием -ов, что характерно для южнорусских говоров и украинского влияния. Но основная форма Хлычев закрепилась в центральных и северных областях России. Сейчас фамилия редкая, но не исчезающая: ее носители живут в Москве, Поволжье и на Урале.