Фамилия Пыхин — один из тех случаев, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с характером или манерой поведения. Её ядро — глагол «пыхтеть», то есть тяжело дышать, сопеть, издавать прерывистые звуки при напряжении. Прозвище Пыха могли дать человеку грузному, медлительному, либо тому, кто часто и шумно вздыхал. Как вариант — пыхом в некоторых говорах называли и вспыльчивого, «раздувающегося» от гнева человека. Слово это звукоподражательное, древнее, и фамилия от него образовалась по простейшей модели: Пыха + типичный русский суффикс принадлежности -ин, то есть «сын Пыхи».

Интересно, что фамилия Пыхин встречается в двух основных вариантах ударения — на первый и на второй слог. В центральных областях России чаще говорят Пыхин (ударение на ы), а на юге и в Поволжье — Пы́хин. Это не ошибка, а следствие разных диалектных привычек произносить фамилии с суффиксом -ин.

Однокоренных фамилий немного, и это показатель редкости прозвища. Есть Пыхов (с суффиксом -ов, что говорит о другой территории формирования), а также Пыхтин и Пыхтеев — все они от того же корня, но с разными суффиксами. Пыхин географически чаще всего встречается в Воронежской, Тамбовской и Рязанской областях, то есть в зоне южновеликорусского наречия, где слово «пых» было в ходу.

Сословного барьера у фамилии не было: Пыхиными могли быть и крестьяне, и посадские люди. В документах XVII века встречаются, например, крестьяне Пыхины в Шацком уезде. Никакой связи с дворянством или духовенством у этой фамилии нет — она из народной гущи, из бытовых прозвищ, которые давали без злого умысла, просто метко.