Фамилия Сухомлинский — типичный пример того, как географическое прозвище превратилось в наследственное имя. Её основа — украинское или белорусское слово «сухомлин»: так называли сухой, безводный овраг или балку. Человек, живший у такого оврага или в местности с названием Сухая Млина, Сухомлинка, получал прозвище Сухомлин, а его потомки — фамилию с типичным для шляхетских и духовных фамилий суффиксом -ский. В украинской традиции этот суффикс часто указывал на дворянское происхождение или принадлежность к казацкой старшине, но в XIX веке его активно брали и крестьяне при переходе к фамилиям — по названию хутора или села.

Самый известный носитель — педагог Василий Сухомлинский, что не случайно: его предки происходили из Херсонской губернии, а фамилия там встречалась среди сельских учителей и священников. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, модель на -ский в украинском контексте часто сохраняла память о месте, а не об отце. Если бы предок был просто «сыном Сухомлина», мы бы имели Сухомлинова. Сухомлинский же прямее указывает: «родом из Сухомлинки».

В написании фамилии любопытно отсутствие чередования: в украинском языке «сухий» и «млин» (мельница) дали бы «Сухмлинський», но здесь основа — не мельница, а именно «суха млина» (сухой овраг). Встречаются варианты с одной «н» — Сухомлинский, но это уже результат канцелярских ошибок при записи. Фамилия остаётся относительно редкой за пределами Украины, хотя после известности педагога её носители появились в России, Казахстане и диаспоре.