Фамилия Котовчихин — один из ярких примеров «северного» типа русских фамилий, образованных с помощью суффикса -их(ин). Если в центральной России прозвище или имя превращалось в фамилию через -ов (Котов), то в северных и сибирских говорах предпочитали форму притяжательного прилагательного: «чей будешь?» — «Котовчихин», то есть из семьи Котовчихи. Суффикс -их- здесь указывает на принадлежность к женщине — хозяйке дома, а затем и к целому роду. Таким образом, Котовчихин — это «сын Котовчихи», а сама Котовчиха — жена или вдова Котовчика.

Основа фамилии — прозвище Кот или Котовик. В русской ономастике «Кот» — одно из древних нецерковных имён-прозвищ. Оно могло достаться человеку за сходство с этим животным: мягкая походка, хитрость, любовь к теплу или, напротив, драчливость. Однако есть и ремесленная версия: в некоторых говорах «котовщик» — это тот, кто промышлял выделкой кошачьих шкурок или шитьём меховых изделий (котов — род обуви или шапки). Суффикс -чик- (в форме -вщик, упрощённый до -вчик) даёт профессиональное значение: Котовчик — мастер по коту (меху). Тогда Котовчиха — жена этого мастера, а Котовчихин — их потомок.

Фамилия редкая и географически привязана к северу европейской части России и Приуралью. По данным переписей и архивов, Котовчихины чаще всего встречались в Вологодской, Архангельской и Пермской губерниях — именно там продуктивна модель на -ихин. В центральных регионах та же основа дала бы фамилию Котов или Котовников. Интересно, что в некоторых местных говорах «котовчиха» могла быть ироничным прозвищем бойкой, «царапучей» женщины, что тоже могло закрепиться за родом.

В написании фамилии обращает на себя внимание редкое сочетание согласных -вчих-. Это результат стяжения: более ранняя форма «Котовщичихин» (от «котовщик») упростилась до «Котовчихин» — щи перешло в вчи, что типично для живой северной речи. Фамилия не дворянская, не княжеская: её носители — крестьяне и посадские люди, потомки ремесленников или вольных поселенцев Русского Севера. В советское время фамилия не исчезла, но осталась малочисленной — её обладателей по России насчитывается, по разным оценкам, не более нескольких сотен человек, в основном на Вологодчине и в Кировской области.