Фамилия Нюхлов — одна из тех, что держатся на грани прозвища и физиологической особенности. Её основа — глагол «нюхать» или существительное «нюх», то есть обоняние. В старину прозвище Нюхло могли дать человеку с особенно острым чутьём — охотнику, следопыту, либо тому, кто постоянно принюхивался, втягивал носом воздух. Не исключён и ироничный оттенок: Нюхлом могли окрестить чрезмерно любопытного или подозрительного человека, который «совал нос не в своё дело».

Словообразовательная модель здесь нестандартная. Суффикс -л- в русских прозвищах встречается реже, чем в глагольных формах прошлого времени («нюхал»), но именно он превращает действие в устойчивое именование. К основе Нюхл- добавился типичный фамильный суффикс -ов, указывающий на принадлежность: «сын Нюхла». По такой же схеме возникли фамилии Нюхалов, Нюхов, Нюхин — все они восходят к тому же корню, но с разными суффиксами. Нюхлов среди них выделяется именно редким -л-.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России. В переписных книгах XVII–XVIII веков прозвища, связанные с запахами и обонянием, фиксировались в крестьянской среде, особенно среди охотников и бортников. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные образования отнесены к группе прозвищ по физическим признакам и поведению.

Сословная принадлежность Нюхловых, скорее всего, крестьянская или посадская. Фамилия не встречается в дворянских родословных книгах — это «низовая» ономастика, возникшая в среде, где прозвище закреплялось за конкретным человеком и передавалось детям без изменений. В современных справочниках фамилия редкая, встречается спорадически, что подтверждает её локальное происхождение.

Есть и альтернативная, но менее вероятная версия: от диалектного слова «нюхлый» — вялый, хилый. Однако глагольная основа «нюхать» даёт более естественное объяснение: прозвище по действию, а не по состоянию.