Фамилия Млыхин — редкая и неочевидная с первого взгляда. В ней нет привычного суффикса -ов или -ин, который сразу указывает на отчество, но на самом деле он есть: -ин. Основа — «Млых» или «Млыха». Именно от неё и нужно плясать, чтобы понять, кем могли быть предки.

Самая вероятная версия связывает фамилию с диалектным словом «млыха» — так в некоторых говорах называли нерасторопного, вялого или болезненного человека. Слово это, скорее всего, одного корня с «млеть» (цепенеть, терять силы) и «млявый» (слабый, хилый). Прозвище Млыха могли дать медлительному ребёнку или взрослому, который часто хворал. Со временем прозвище закрепилось в документах как фамилия: «чей сын?» — «Млыхин», то есть сын Млыхи.

Менее распространённая, но возможная гипотеза — связь с глаголом «млыть» (в диалектах — «молоть вздор, болтать»). Тогда прозвище Млыха могло означать пустомелю или говорливого человека. Однако эта версия слабее: глагол встречается реже, чем прилагательное «млыхий» (хилый), и в говорах фиксируется не повсеместно.

Суффикс -ин указывает на то, что фамилия образована от основы на -а/-я. Такая модель типична для северных и центральных областей России, а также для Поволжья. Встретить Млыхиных можно в основном в Вологодской, Кировской, Костромской областях и на Урале — там, где диалектная лексика лучше сохранилась.

Фамилия недворянская, крестьянская или мещанская по происхождению. В дореволюционных переписях она попадается нечасто, что говорит о её локальном бытовании. В советское время, с ростом миграции, носители разъехались по стране, но корни фамилии прочно сидят в северорусских говорах.