Фамилия Тихалёва — женская форма от Тихалёв, и в её основе лежит прозвище или неканоническое имя Тихалый. Словообразовательная модель здесь не самая частая: суффикс -ёв указывает на принадлежность («чей?» — Тихалёв), а вот сама основа Тихал- требует разбора. В отличие от привычных Тихий или Тихон, где корень прозрачен, форма с суффиксом -ал- встречается реже. В русских говорах «тихалый» могли называть человека медлительного, флегматичного, того, кто «тихается» — то есть ведёт себя смирно, не шумит. В ономастике такой тип прозвищ (с суффиксом -ал-) иногда давали по характерной черте поведения: ср. Гулялый, Молчалый. Вероятно, предок носительницы фамилии получил это прозвище за спокойный нрав или неспешную речь.

Другая, менее вероятная версия связывает Тихалого с диалектным глаголом «тихать» — утихать, затихать. В этом случае прозвище могло быть ироничным: так могли назвать шумного или беспокойного человека «от противного». Но для фамилий такое переосмысление нетипично — чаще прямое описание.

Географически фамилия Тихалёв (и Тихалёва) тяготеет к северо-западным и центральным областям России, особенно к бывшим новгородским землям и Вологодчине. Там суффикс -ал- в прозвищах был продуктивнее, чем в южных говорах. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении: скорее всего, фамилия возникла в одном или нескольких соседних сёлах и не распространилась широко.

Социальный состав носителей, судя по отсутствию фамилии в дворянских родословных книгах, — крестьянский или мещанский. Тихалёвы не относились к высшим сословиям: фамилия не попала в списки служилых людей и не упоминается в ранних боярских книгах. Это типичная «прозвищная» фамилия, закрепившаяся за крестьянской семьёй в XVI–XVII веках, когда безземельные и малоземельные крестьяне получали фамилии по личным качествам.

Особенность написания — буква «ё» под ударением, которая в документах часто заменялась на «е» (Тихалева). Поэтому в архивах фамилию могут записывать по-разному, но этимологически верная форма — через «ё», поскольку суффикс -ёв указывает на происхождение от основы на мягкий согласный (Тихал-). Если бы основа была на твёрдый, стоял бы суффикс -ов (Тихалов). Эта деталь помогает отличить Тихалёвых от редкой, но существующей фамилии Тихалов.