Фамилия Тихменева — женская форма от Тихменев, и её разбор стоит начать с неочевидной, на первый взгляд, основы. Вопреки интуиции, корень здесь не «тихий» и не «тишина». Филологи, опираясь на работы Б. Унбегауна и словарь В. Даля, выводят фамилию из тюркского пласта. Скорее всего, в основе лежит слово «тихмень» — так в некоторых диалектах называли спокойного, медлительного человека, но происхождение у этого слова татарское или башкирское. Встречается версия, что «тихмен» — это искажённое «тихман» от тюркского «тикмэн» (прямой, ровный), но она менее убедительна.

Суффикс -ев указывает на притяжательное значение: Тихменев — сын Тихменя. То есть родоначальник носил прозвище Тихмень, и его дети стали Тихменевыми. Форма на -ева — стандартная для замужних женщин в русской традиции, хотя в быту до XX века женщину могли записывать и по мужу: «Тихменева» — жена Тихменева.

Географически фамилия Тихменевых привязана к Поволжью и Уралу. В переписных книгах XVII века встречаются Тихменевы среди служилых людей и крестьян Казанского уезда, что косвенно подтверждает тюркский след: в этих краях активно шёл процесс обрусения татарской знати и крестьян. Позже часть рода попала в дворянство — в Рязанскую и Тамбовскую губернии, но основная масса осталась в мещанском и крестьянском сословии.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Тихменев стоит в одном ряду с Тихмановым, Тихомировым, но последние — уже от славянских корней. Тихменев же — редкий случай, когда внешне славянское звучание скрывает тюркское прозвище. Встречается также вариант написания с одной «н» — Тихменев, но в женской форме Тихменева двойная «н» сохраняется по правилам орфографии.

Таким образом, предки носителей фамилии Тихменева — люди, получившие прозвище за характер (спокойный, несуетливый), и жили они, скорее всего, на стыке русских и татарских земель, откуда фамилия и разошлась по стране.