Фамилия Посулихина — редкий пример, где корень прозрачен, а суффикс настораживает. Основа «посул» в древнерусском означала обещание, посул (от глагола «посулить» — пообещать). В документах XV–XVII веков «посул» — не просто слово, а юридический термин: обещанная плата, взятка или посуленное вознаграждение за услугу. Прозвище Посул давали либо человеку, который часто обещал, но не исполнял, либо, наоборот, тому, кто раздавал щедрые посулы, задабривая нужных людей. Встречается и бытовое значение: так могли прозвать торговца, работавшего на посулах, в долг.

Словообразовательная модель здесь нестандартная. Обычный для русских фамилий суффикс -ин указывает на принадлежность к роду: Посулихин — сын Посулихи. Но форма Посулиха — это не женское имя, а характерный для северных и северо-восточных говоров (Архангельская, Вологодская, Вятская губернии) вариант прозвища с суффиксом -их(а). В тех краях прозвища на -иха были распространены: Бородиха, Косолапиха, Посулиха. Фамилия Посулихин, таким образом, может быть отчеством от прозвища матери (по материнской линии) или от прозвища жены, если мужчина был известен как «муж Посулихи». Однако чаще такие формы всё же закреплялись как фамилии по отцу: главу семьи прозывали Посулиха, а его детей — Посулихины.

Географически фамилия тяготеет к Русскому Северу и Поволжью. В церковных метриках XIX века Посулихины встречаются в Вятской и Костромской губерниях. Вариант с ударением на второй слог (Посу́лихин) может указывать на то, что в основе лежало слово «посул» (обещание), а с ударением на третий (Посули́хин) — на возможную связь с диалектным глаголом «посуликать» (подговаривать, нашептывать), хотя это менее вероятно.

В отличие от массовых фамилий на -ов/-ев, Посулихина сохраняет живую связь с древнерусским бытовым и деловым языком. Её носитель мог происходить из среды посадских людей или крестьян, где прозвища давали по характерной черте — в данном случае по склонности к обещаниям или по роду занятий, связанных с уговорами и задатками. Двойная суффиксация (-их- + -ин) делает фамилию редкой по структуре: подобные формы встречаются в основном в северных регионах и почти не образуются в центральных говорах.