Фамилия Милихедина — яркий пример того, как редкое имя или прозвище, застыв в фамилии, ставит перед исследователем загадку. Её основа — «Милихед» — не встречается ни в церковных святцах, ни в списках распространённых древнерусских имён. Скорее всего, перед нами либо очень редкое календарное имя в народной обработке, либо прозвище, уходящее корнями в тюркские или арабские языки.

Самая вероятная версия — происхождение от арабского имени Малик (в значении «владыка», «царь») через его диалектные или искажённые формы. В русской среде, особенно в районах активных контактов с тюркским населением (Поволжье, Приуралье, южные губернии), имя Малик могло трансформироваться в Милих, Милик, а затем обрасти типичным русским суффиксом -ед-. Схема «основа + -ед» (как в фамилиях Голопёров, Косолапов) встречается в прозвищных фамилиях, указывая на характерный признак человека. Таким образом, Милихед — это, возможно, человек, носивший имя Милих (Малик) или прозванный так за властный нрав. Суффикс -ин в окончании однозначно указывает на принадлежность: «чей?» — Милихедина, то есть жена или дочь Милихеда.

Менее убедительна, но возможна версия от диалектного глагола «милихедить» — нечто вроде «мельтешить», «суетиться» (гипотетическое слово, не зафиксированное в словарях). В этом случае прозвище Милихеда могли дать непоседливому, беспокойному человеку. Однако арабская гипотеза выглядит предпочтительнее, поскольку опирается на реально существующую ономастическую модель перехода восточных имён в русские фамилии.

Фамилия крайне редкая. Её география, скорее всего, ограничена регионами, где веками жили татары, башкиры или другие тюркоязычные народы в смешанных с русскими поселениях. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках её почти не найти — это говорит о том, что фамилия могла оформиться поздно, уже в советское время, когда многие носители тюркских имён получали паспорта и записывались на русский лад.