Фамилия Сычугин образована от прозвища Сычуга. В её основе лежит русский диалектный глагол «сычужить» — в некоторых говорах так называли кислое, сворачивающееся молоко, а также процесс приготовления сычужного сыра. Соответственно, прозвище Сычуга могли дать либо сыровару, либо человеку с кислым, ворчливым нравом — «сычугой» называли и брюзгу. Фамилия стоит в ряду однокоренных: Сычугов, Сычужкин, Сычужников.

Модель образования типична для русского Северо-Востока и Поволжья: суффикс -ин указывает на принадлежность «чей?» — Сычугин значит «сын Сычуги». Такие фамилии на -ин чаще встречались в Новгородской, Вологодской, Вятской землях, где долго держались патронимы с этим окончанием. Географически фамилия действительно плотнее всего сидит в Кировской области, Пермском крае и Удмуртии — на бывших вятских территориях.

Менее вероятна, но возможна связь с тюркским словом «сычук» — так в некоторых тюркских языках называют кусок мяса, мясную закуску. Если предок Сычугин попал на русский Север с татарским или башкирским прозвищем, оно могло переосмыслиться по созвучию с местной лексикой. Однако вятско-пермский ареал и прозрачность русского корня делают версию с сыром и сычугом основной.

Фамилия недворянская, не встречается в родословных книгах — это типичная крестьянская или посадская фамилия, которая закрепилась у простых людей в XVI–XVII веках. В писцовых книгах Вятки XVII века нередки упоминания Сычуг и Сычугиных, но точных дат и имён без архивного поиска не назвать. Носители фамилии долго оставались в своей местности, и до сих пор Сычугины — одна из приметных фамилий Кировской области.