Фамилия Метлихин — одна из тех, что сразу выдают географию своего происхождения. Её выдают суффиксы. Если в фамилии есть окончание -ин, а перед ним стоит -их-, это почти всегда указывает на северные или северо-восточные регионы России — бывшие Вятскую, Пермскую, Архангельскую губернии. Там патронимы активно образовывали по модели «чей?»: Метлиха → Метлихин, то есть «сын Метлихи». Это не женская фамилия в современном смысле, а форма притяжательного прилагательного от прозвища или семейного имени женщины.

Основа фамилии — Метлиха. В народных говорах «метлиха» — это либо метёлка, веник, либо растение с метельчатым соцветием (например, ковыль или просо сорное). Но чаще всего так называли бойкую, хлопотливую женщину, которая всё время «метёт» — то есть суетится, работает без остановки, наводит порядок. В некоторых диалектах «метлиха» — ещё и сплетница, «метущая языком». Прозвище могли дать не только женщине, но и мужчине, если у него была такая мать или жена, а сам он остался в памяти как «Метлихин сын».

Менее вероятная, но возможная версия — связь с профессией. Метлихами иногда называли тех, кто делал мётлы или торговал ими. Однако в таком случае фамилия скорее звучала бы как Метёлкин или Метлов. Суффикс -ихин крепко привязывает фамилию к семейному прозвищу, а не к ремеслу.

Встречается Метлихин и в форме Метлихин, и как Метлихин — с ударением на первый или второй слог, в зависимости от местного говора. В документах XVII–XVIII веков на Вятке и Урале такие фамилии фиксировались у крестьян и посадских людей, реже — у однодворцев. Фамилия недворянская, без «исторического блеска», но зато живая и говорящая: предок носителя скорее всего был человеком с характером, за которым закрепилось ёмкое прозвище по женской линии.