Фамилия Нохайлык — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает все остальные версии происхождения. В отличие от большинства русских фамилий, образованных от крестильных имён или прозвищ, эта фамилия прямо указывает на место, откуда родом её первые носители.

Слово «нохайлык» — это искажённое «ногайлык», то есть ногаец, человек из Ногайской Орды или имеющий к ней отношение. В русских говорах и документах XVI–XVII веков ногайцев часто называли «нагаи» или «ногаи», а прилагательное «ногайский» в просторечии звучало как «нохайский». Суффикс «-лык» здесь не русский, а тюркский: в языках ногайской группы он образует существительные со значением принадлежности к роду или народу. «Нохайлык» буквально означает «ногаец», «человек ногайского происхождения».

Вероятнее всего, фамилию закрепили за выходцем из Ногайской Орды, который оказался на русской службе или переселился в южнорусские степи. Ногайцы были кочевым народом, и после распада Орды в XVI–XVII веках часть их оседала среди казаков или поступала на службу к русским князьям. Таких людей в документах могли записывать по этнониму: «Нохай», «Ногай», а их потомков — «Нохайлык» (сын ногайца). В пользу этой версии говорит и то, что фамилия почти не встречается за пределами юга России и Украины — регионов, где контакты с ногайцами были особенно тесными.

Менее правдоподобная, но возможная версия — прозвище по внешности или характеру. В некоторых говорах «ногай» или «нохай» могли называть человека смуглого, черноволосого, похожего на степняка. Тогда «Нохайлык» — это «тот, кого прозвали ногаем». Однако суффикс «-лык» для чисто прозвищных фамилий в русском языке нетипичен: обычно прозвища давали в форме «Ногай» или «Нохай», а фамилии от них образовывали через -ов/-ев (Ногаев, Нохаев). Форма на «-лык» — прямое заимствование тюркской модели, что укрепляет первую версию.

Фамилия Нохайлык — не про профессию и не про отчество. Это этнический маркер, который врезался в память писцов и сохранился в документах. Её носители, скорее всего, потомки тех, кто когда-то пришёл с юго-востока и влился в русское или казачье население. Сведений о дворянском происхождении или массовом распространении фамилии нет — это редкая, локальная фамилия, сохранившаяся у нескольких семей.