Фамилия Храмыхина — женская форма фамилии Храмыхин, и ключ к её разгадке лежит не в корне, а в редком суффиксе. Модель образования здесь нестандартна: фамилия построена не по обычной схеме «основа + -ов/-ев или -ин», а по типу «Храм + -ых». Суффикс -ых (в мужском варианте Храмых) указывает на принадлежность к целому роду или дому: «из дома Храмов». Такие фамилии типичны для северных и сибирских говоров, где они бытовали как патронимы в родительном падеже множественного числа. То есть Храмых — это «чей?» — из семьи Храма, а Храм — не обязательно имя или профессия, а прозвище главы этой семьи.

Само прозвище Храм могло возникнуть по-разному. Самая прямая версия — от слова «храм» в значении церковь. Так могли прозвать человека, который жил рядом с храмом, служил при нём, а может, и самого строителя или старосту. В русских говорах слово «храм» нередко заменяло общецерковное «церковь», поэтому прозвище было понятным и ёмким. Менее вероятно, но не исключено, что в основе лежит диалектное значение: в некоторых областях «храм» называли часть дома, передний угол с иконами. Тогда прозвище мог получить богомольный или набожный хозяин.

Фамилия Храмыхин (и Храмыхина) встречается редко, и её география подтверждает северное происхождение. Наибольшая концентрация носителей — в Архангельской области, особенно в бывшем Шенкурском уезде, а также в Вологодской и Кировской областях. Это объясняется тем, что суффикс -ых/-их закрепился именно в севернорусских говорах и до XIX века оставался там основной формой фамилий, в то время как в центральной России его вытеснили модели на -ов и -ин.

С точки зрения словообразования фамилия Храмыхина стоит особняком. В отличие от распространённых Храмов или Храмцов, она сохранила архаичную грамматическую конструкцию. Поэтому её носители — потомки не просто «Храма», а целого рода, который в документах XVII–XVIII веков могли записывать как «Ивашко Храмых» или «Ондрейко Храм», а его детей — «Храмыхины». Фамилия не склоняется к «дворянскому» или «крестьянскому» сословию: она бытовала в среде государственных крестьян и посадских людей Севера, где фамилии часто складывались стихийно, без вмешательства канцелярий.