Фамилия Сухомлын — редкий случай, когда основа ясна, а суффикс ставит в тупик. Корень здесь очевиден: «сухо-» (от «сухой») и «-млын», что по-украински и по-польски означает «мельница» (укр. млин, польск. młyn). То есть Сухомлын — это буквально «сухая мельница». Так могли прозвать либо мельника, чья мельница часто стояла без дела из-за маловодья, либо человека, жившего у заброшенной, пересохшей мельницы. Прозвище носило ироничный или укоризненный оттенок — вряд ли его давали за удачливость.

Главная загадка — окончание «-ын», а не привычное «-ин». В русских фамилиях суффикс -ин присоединяется к основам на -а/-я (Сытин, Пушкин), а здесь основа на согласный. Если бы фамилия была великорусской, мы бы ждали форму Сухомлинов. Но «-ын» — это либо старый вариант написания (в дореволюционных документах фамилии часто писали на слух, путая «и» и «ы»), либо указание на белорусское или западноукраинское происхождение, где такой суффикс встречается чаще. Встречается также вариант Сухомлынский — типичная польская или украинская фамилия с топонимическим суффиксом, указывающая на выходца из села с похожим названием.

Версия о происхождении от личного имени маловероятна. В древнерусских именах нет ничего похожего на «Сухомлын». Зато прозвищный тип, описывающий конкретный объект или занятие, для украинской и польской ономастики обычен. Фамилия географически привязана к зоне украинского и белорусского языкового влияния: чаще всего она встречается в западных областях Украины, на юго-востоке Польши и в приграничных районах Беларуси. В России это редкая фамилия, и её носители, скорее всего, потомки переселенцев с этих территорий.

Таким образом, Сухомлын — это прозвище мельника или жителя, данное по приметному месту. Фамилия недвусмысленно указывает на конкретный бытовой образ, а её написание сохранило следы регионального произношения или дореформенной орфографии.