Фамилия Малыгин образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей: от прозвища или имени на -а с помощью патронимического суффикса -ин. Прозвище Малыга — ласкательная форма, которую родители давали младшему, маленькому ребёнку. В крестьянском быту, где детей часто звали просто Малой, Малец или Малыш, форма Малыга звучала особенно тепло и уменьшительно. Суффикс -ыга в русских прозвищах нередко придавал слову оттенок фамильярности или шутливости (сравните: бедняга, работяга), но в случае с детским прозвищем он смягчал основу, делая её почти домашней.

Словообразовательная цепочка здесь прозрачна: основа Малыг- плюс суффикс -ин даёт значение «чей?» — сын Малыги, потомок Малыги. Фамилия не имеет географической привязки к одному региону: она встречается и в северных, и в центральных областях России, что говорит о давнем и широком бытовании прозвища. В отличие от фамилий на -ов (Малышев, Мальцев), форма на -ин типична для прозвищ и имён, оканчивающихся на -а, -я, поэтому Малыгин стоит в одном ряду с фамилиями вроде Малышкин или Малюгин, но с иной суффиксальной окраской.

В некоторых говорах слово «малыга» могло обозначать не только ребёнка, но и вообще человека маленького роста или младшего по положению. Однако в основе фамилии лежит всё же семейное, внутриродовое прозвище, а не характеристика взрослого человека. Никаких следов связи с ремеслом или сословной принадлежностью у Малыгиных нет — это типичная «детская» фамилия, каких в русском языке сотни, но каждая хранит память о том, как в семье называли самого маленького.