Фамилия Лукалихин — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не профессия, а женское прозвище, образованное по архаичной модели. Она принадлежит к группе так называемых «матронимических» фамилий, то есть образованных от имени матери, а не отца. В данном случае исходным словом было прозвище Лукалиха. Суффикс -их- в русских говорах (особенно северных и сибирских) указывал на принадлежность женщине: «жена Лукала» или «дочь Лукала». А сам Лукал — это разговорная, диалектная форма крестильного имени Лука (от латинского lux — «свет»). В народе имя Лука часто переделывали в Лукан, Лукаш, а форма Лукал встречается реже, но фиксируется в северных писцовых книгах XVI–XVII веков.

Фамилия образовалась по схеме «чей?»: сначала от имени мужа или отца (Лукал) образовали прозвище жены (Лукалиха), а затем от этого женского прозвища сделали фамилию для детей — Лукалихин, то есть «сын Лукалихи». Такая модель была распространена в тех местах, где женщины играли заметную роль в хозяйстве или где мужчины часто погибали на промыслах, и детей записывали по матери. Это типично для русского Поморья, Вятки, Пермского края и Сибири.

Географически фамилия Лукалихин редкая. Основной ареал — Кировская область (бывшая Вятская губерния) и прилегающие районы Удмуртии. Встречается также в Пермском крае и на Урале. Это объясняется тем, что суффикс -ихин (вариант -ихин) характерен именно для севернорусских и вятских говоров, где фамилии на -ихин и -ыхин довольно многочисленны (например, Кузьмихин, Петрихин).

В написании фамилии возможны варианты: Лукалихин, реже Лукалихын (в старых записях). Ударение, скорее всего, падает на второй слог — Лука́лихин, хотя в местных говорах могло смещаться. Связи с каким-либо дворянским родом или известными историческими личностями не прослеживается — фамилия сугубо крестьянская, из среды государственных или монастырских крестьян Вятского края.

Таким образом, Лукалихин — это фамилия-память о женщине, которая носила прозвище Лукалиха. Предок носителя был, вероятно, уроженцем северной или вятской деревни, а его мать или бабка звалась по мужу или отцу Лукалом. Фамилия сохранила редкую народную форму имени Лука и архаичный способ словообразования, почти исчезнувший в центральных областях России.