Фамилия Тихомиро — редкая и нестандартная для русского ономастикона. Сразу бросается в глаза, что она не укладывается в привычные модели на -ов, -ин или -ский. Её основа — древнерусское двусоставное имя Тихомир, которое было широко распространено у славян до крещения Руси. Имя складывалось из корней «тихо» (спокойствие, мир) и «мир» (в значении «вселенная» или «покой»). Получалось символическое пожелание: «тот, кто несёт тишину и мир». В христианскую эпоху такие имена вытеснялись календарными, но в виде фамилий и прозвищ сохранились.

Сама фамилия Тихомиро — это, скорее всего, не русская, а южнославянская или западноукраинская форма. В русской традиции имя Тихомир дало бы фамилию Тихомиров (с суффиксом принадлежности). Окончание на -о характерно для болгарских, сербских или македонских фамилий (сравните: Благо, Славко, Радко), а также для некоторых украинских фамилий в зоне польского влияния. Поэтому носитель фамилии Тихомиро, вероятно, имеет корни из Балканского региона или из западных областей Украины, где фамилии часто фиксировались в форме имени без наращения суффикса.

Второй, менее вероятный, но возможный вариант — что фамилия образована от прозвища Тихомиро (человек, который «мирит тихо», без скандалов) или от названия населённого пункта вроде Тихомир (такие сёла есть в Хорватии и Болгарии). В этом случае фамилия указывала бы на выходца из конкретного места.

Социальный статус предков определить сложно, но двусоставные имена (Тихомир, Владимир, Ратибор) в древности носили не только простолюдины, но и знать. Однако в фамильной форме на -о — скорее всего, это фамилия крестьянского или мещанского сословия, зафиксированная в метриках уже после отмены крепостного права. Специализированных исследований по фамилии Тихомиро в открытых источниках нет, но её структура надёжно выводится из славянской антропонимики.