Фамилия Малыхин — одна из тех, что хранят в себе память о детском прозвище, данном в кругу семьи. Её основа — ласкательное «Малыха» — так в старые времена называли самого младшего ребёнка, малыша, любимца. Это прозвище могло привязаться к человеку на всю жизнь, а потом перейти к его детям и внукам уже в виде фамилии. Слово «малый» в значении «невысокий ростом» или «младший по возрасту» было ходовым в русских говорах, и от него образовалась целая россыпь фамилий: Малышев, Мальцев, Малютин, Малёнкин. Малыхин стоит в этом ряду особняком благодаря редкому суффиксу -их-, который указывает на принадлежность: буквально «чей?» — «Малыхин», то есть сын или потомок Малыхи.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным областям России: её чаще всего фиксируют в Вологодской, Костромской, Кировской и Архангельской губерниях. Именно там суффикс -их- был особенно распространён в народной модели образования фамилий. В отличие от литературного -ов/-ев, такие фамилии (Малыхин, Коротких, Глухих) дольше сохраняли связь с диалектной речью и не попали в официальные родословные книги дворянства — их носителями в основном были крестьяне и посадские люди.

Споров вокруг корня фамилии почти не возникает. Версия, что «Малыха» могло быть не детским прозвищем, а ироничным именем для рослого мужчины («малый» — наоборот), менее убедительна: в русской ономастике прозвища по размеру обычно давались без перевёртышей. Правдоподобнее считать, что фамилия закрепилась за потомками того, кого в семье ласково звали Малыхой — скорее всего, за младшим сыном или самым маленьким по росту.

О точном времени возникновения фамилии говорить сложно: процесс закрепления прозвищ в фамилии шёл несколько столетий, и Малыхины могли появиться в разных местах независимо друг от друга. Однако в переписных книгах XVII века уже встречаются крестьяне с таким именованием. Фамилия не исчезла и сегодня — она продолжает бытовать, напоминая о той простой и точной системе прозвищ, которая когда-то давала каждому человеку второе имя.