Фамилия Талалихина — женская форма фамилии Талалихин, а та, в свою очередь, образована от прозвища или мирского имени Талалиха. Основа здесь — глагол «талалакать» (или «талалыкать»), который в русских говорах означал «болтать без умолку», «молоть языком», «говорить вздор». Человека, получившего такое прозвище, скорее всего, считали пустословом или говорливым балагуром. Суффикс -их(а) в основе прозвища — типичный для северных и сибирских говоров, где так образовывали названия по характерному признаку (ср. Говоруха, Вертиха). Затем к этой основе добавился стандартный патронимический суффикс -ин, указывающий на принадлежность: «сын Талалихи» или «дочь Талалихи».

Примечательно, что фамилия Талалихин (и, соответственно, Талалихина) имеет явную географическую привязку. Такие фамилии на -ихин (от прозвищ на -иха) чаще всего встречались на Русском Севере, в Вологодской, Архангельской губерниях, а также в Сибири, куда переселенцы принесли эту модель. В центральных и южных областях России прозвищная форма на -иха была менее распространена, поэтому носители фамилии с высокой долей вероятности имеют корни именно из этих регионов. Редкость и характерное звучание фамилии сразу выдают её северное происхождение.

В отличие от многих фамилий, которые ведут начало от крестильных имён (Иванов, Петров), Талалихина — чисто прозвищная. Она не говорит о профессии предка, а описывает его личную черту, причём скорее нелестную. Однако в эпоху, когда фамилии закреплялись, прозвище могло утратить негативный оттенок и стать нейтральным родовым именем. Сравните с однокоренными фамилиями Талалаев, Талалакин — все они восходят к тому же корню «талала», означающему пустую болтовню. Фамилия Талалихина сохранила более архаичную, диалектную форму словообразования, что делает её ценным свидетельством живой народной речи.