Фамилия Литвых — один из ярких примеров северорусской модели фамилий на -их/-ых. В отличие от привычных фамилий на -ов/-ев или -ин, которые указывают на принадлежность конкретному человеку («чей сын?»), форма на -их/-ых в исходном значении отвечала на вопрос «чьи?» — то есть обозначала целую семью или домочадцев. Такие фамилии характерны для Архангельской, Вологодской, Вятской губерний, а также для Сибири, куда их принесли переселенцы с Русского Севера. Литвых — это не «сын Литвы», а скорее «из семьи Литвы» или «люди Литвы».

Основа фамилии — прозвище Литва. В старину литвой называли не только жителя Великого княжества Литовского, но и любого выходца с западнорусских земель, находившихся под властью Литвы. В новгородских и псковских говорах слово «литва» могло означать также беглого каторжника или бродягу — такое значение фиксируют диалектные словари. Не исключено, что прозвище Литва дали человеку за смуглость, темные волосы или просто за то, что он пришёл «с литовской стороны». В писцовых книгах XVI–XVII веков нередко встречаются крестьяне и посадские с таким прозвищем, например, в Новгородской земле.

Суффикс -ых застыл в форме родительного падежа множественного числа. В быту говорили: «Чьи вы?» — «Литвых», то есть из семьи того, кого звали Литва. Со временем это указание на род закрепилось как наследственная фамилия. В документах XIX века такие фамилии часто писали через -их: Литвих, Литвых. Вариант Литвых — более старый, архаичный, без перехода «и» в «ы» под ударением.

Фамилия редкая. Встречается в основном на Вологодчине, в Кировской области и в потомках переселенцев в Сибири. В дореволюционных метрических книгах Литвых числятся в основном крестьянами и мещанами. Дворянских родов с такой фамилией не известно — форма на -их/-ых почти всегда указывает на простое, чаще сельское, происхождение.