Фамилия Милиханов заставляет задуматься в первую очередь о корне. Сразу бросается в глаза, что основа «Милихан» не похожа на привычные русские имена или прозвища. Это верный признак того, что фамилия, скорее всего, тюркского происхождения. Наиболее правдоподобная версия связывает её с мужским именем Милихан (или Меликхан), которое образовано из двух частей: «мелик» (в тюркских языках — царь, владыка, правитель) и «хан» (титул верховного правителя). Таким образом, имя Милихан означало «владыка-хан» или «царственный хан» — составное имя-титул, подчеркивавшее знатность или власть предка.

Модель образования фамилии типична для русификации тюркских фамилий: к основе на согласный добавили русский патронимический суффикс -ов. Получается, Милиханов — это буквально «сын Милихана». Встречаются и другие варианты написания, например, Мелиханов (с буквой «е» в первом слоге), что отражает колебания в передаче тюркского «э» или «и» на письме. Оба варианта восходят к одному корню.

С географической точки зрения фамилия редкая и «привязана» к регионам, где исторически жили тюркские народы, принявшие православие или долго контактировавшие с русскими. Чаще всего Милихановых можно встретить среди татар, башкир, а также в среде кавказских народов (например, кумыков или ногайцев). Встречаемость фамилии невысока, что говорит о её локальном происхождении — возможно, от конкретного рода или семьи, носившей имя Милихан.

В отличие от многих фамилий, где спорят между прозвищем по профессии и крестильным именем, здесь спор минимален. Версия о происхождении от мусульманского имени-титула — основная и практически безальтернативная. Никакого «милого хана» или «милиционера» в основе нет: это чисто ономастическая конструкция, где каждое из двух слов несло весомый социальный смысл в тюркской среде. Предок Милихановых, судя по всему, был человеком, которого окружающие величали по имени-титулу, что само по себе указывает на его заметное положение в общине.