Фамилия Тихомиов — редкий вариант написания более распространённой фамилии Тихомиров. Ошибка или опечатка в одной букве здесь не случайна: в старых документах, особенно написанных от руки, окончание -ов и -ев часто путали из-за нечёткого почерка. Если вы встретили именно такой вариант у предков, скорее всего, это искажение при переписи или записи со слуха.

Основа фамилии — древнерусское нецерковное имя Тихомир. Оно образовано сложением двух корней: «тихо» (спокойный, смирный) и «мир» (в значении «община, покой»). Такие имена были популярны до XIV–XV веков, а затем перешли в фамилии. Тихомир — человек, который примиряет и умиротворяет, либо тот, кто сам живёт в ладу с окружающими. Суффикс -ов в окончании указывает на принадлежность: «сын Тихомира». В норме фамилия должна писаться Тихомиров, но из-за редукции гласных в безударном положении и особенностей местных говоров буква «о» в суффиксе иногда выпадала или заменялась.

По модели образования фамилия Тихомиов относится к патронимическим (от личного имени отца). Такие фамилии в XV–XVII веках получали крестьяне и посадские люди, реже — служилое дворянство. Встретить её можно в северных и центральных губерниях России, где имя Тихомир фиксируется в писцовых книгах. Например, в Новгородской и Вологодской землях известны крестьяне Тихомировы, и их потомки при переездах могли потерять букву «р» в написании.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Тихомиров, Тихомирский, Тихомировых, — то Тихомиов стоит особняком как редкий графический вариант. Он не меняет значения, но указывает на то, что предки могли быть малограмотными или жить в глухой местности, где фамилию записывали на слух. Это не делает её «неправильной»: в русской ономастике множество подобных примеров, когда опечатка закреплялась за родом на века.