Фамилия Носыхина — женская форма фамилии Носыхин, а та, в свою очередь, образована от прозвища или мирского имени Носых. Главная особенность этой фамилии — редкий суффикс -ых, который сразу выдает её северное или сибирское происхождение. В отличие от массовых фамилий на -ов/-ев и -ин, которые указывали на принадлежность конкретному отцу (Иван — Иванов, сын Ивана), фамилии на -ых/-их закреплялись за целой семьёй или династией: «из семьи Носых», то есть «те, кто носят прозвище Носых». Такая модель была распространена в старых русских говорах, особенно в Архангельской, Вологодской, Вятской губерниях и в Сибири, куда переселенцы приносили свои диалекты.

Основа фамилии — Носых — это форма родительного падежа множественного числа от прозвища Нос. Прозвище могли дать человеку с заметным, большим или необычной формы носом. В русской ономастике это одна из самых древних и распространённых примет — достаточно вспомнить фамилии Носов, Носачёв, Носик. Однако форма Носых (а не Носов) подчёркивает, что прозвище закрепилось за целым родом: предка могли звать просто Нос, а его домочадцев — «Носы», отсюда и «Носыхин» — буквально «сын из семьи Носых».

Вторая версия, менее вероятная, но допустимая: прозвище Носых могло быть образовано от глагольной основы «носить» в значении «тот, кто носит что-то» (например, тяжёлую ношу, оружие или даже дурную весть). Однако в этом случае ожидалась бы форма Носильщиков или Носовщиков, а окончание -ых здесь нехарактерно. Поэтому антропологи склоняются к версии с носом как частью лица.

Фамилия редкая, в общероссийском списке не входит в первую тысячу. По данным переписей и телефонных справочников, основные очаги фамилии Носыхиных — Кировская область (бывшая Вятская губерния) и Пермский край. Именно в этих регионах фамилии на -ых сохранились лучше всего. Встречаются также единичные носители в Москве и Санкт-Петербурге — результат миграции XX века.

С точки зрения социального статуса, Носыхины, скорее всего, были государственными или дворцовыми крестьянами, а не дворянами: фамилии на -ых редко встречаются среди знати, так как дворянские роды предпочитали модель на -ов/-ин. Исключения единичны, и Носыхины к ним не относятся. Таким образом, предки носителя этой фамилии — простые люди, жившие на севере или северо-востоке России, чья фамилия закрепилась в XVII–XVIII веках, когда крестьян начали массово записывать в ревизские сказки.