Фамилия Пятыхин входит в группу так называемых «семейных» прозвищ, образованных от числительных. Её основа — «пятый», что прямо указывает на порядковый номер. В русской традиции такие фамилии чаще всего давались не по счёту детей в семье (Первый, Второй, Третий), а по отцу или деду, носившему нецерковное имя Пятой. Это имя могли дать пятому по счёту ребенку, родившемуся в семье, или же человеку, появившемуся на свет в пятницу — день, который в народе считался несчастливым и требовал «защитного» имени.

Суффикс «-ин» в фамилии Пятыхин типичен для северных и центральных областей России. Он указывает на принадлежность: Пятыхин — буквально «сын Пятого» или «из рода Пятых». В южных и восточных регионах чаще встречается форма Пятов (с суффиксом «-ов»), а в Сибири и на Урале — Пятых, где окончание «-их» сохраняет древнюю форму родительного падежа множественного числа, означающую «из семьи Пятых». Таким образом, фамилия Пятыхин географически привязана к староосвоенным территориям Русского Севера, Поволжья или Подмосковья.

В ономастике имя Пятой нередко путают с прозвищем Пятак (от монеты). Однако разница принципиальна: Пятак — прозвище по признаку «мелкий, незначительный» или «скупой», а Пятой — строго порядковое имя. Встречается и более редкая версия: прозвище Пятый могли дать в артели или военном отряде, где людей нумеровали по старшинству или по месту в строю. Но для крестьянской среды, где и возникла фамилия Пятыхин, первая версия — с именем-оберегом — остаётся основной.

Сословно фамилия Пятыхин не элитарна: её носители в большинстве своём были крестьянами или посадскими людьми. В документах XVII–XVIII веков встречаются упоминания крестьян Пятых из Вологодского и Костромского уездов. Фамилия не получила широкого распространения среди дворянства, поэтому её история — это история простого человека, чьё имя закрепилось в роду на века.