Фамилия Трехов — одна из тех, где за простым звучанием скрывается неочевидная основа. На первый взгляд кажется, что в ней слышится число «три» или корень «трех-». Но в русских фамилиях прямой счёт редко становился основой — обычно за ним стоит прозвище или имя.

Самая вероятная версия: Трехов образовано от неканонического имени или прозвища Трех, Треха. В старых русских говорах «треха» могли называть человека с каким-то изъяном или особенностью, связанной с числом три: например, третьего ребёнка в семье, родившегося после двух, или того, кто родился с тремя пальцами на руке. Такие прозвища по порядку рождения — Первак, Вторак, Третьяк — широко бытовали на Руси. Форма Трех могла быть сокращением от Третьяк или Трехоня.

Менее распространённая, но тоже возможная версия — связь с прилагательным «треховый» (от «трех» — тростник, камыш в некоторых южнорусских диалектах). Тогда прозвище Трех дали бы человеку, жившему у зарослей камыша или занимавшемуся плетением из него. Однако эта гипотеза уступает первой по частотности: фамилии от названий растений обычно имеют суффикс -ин (Тростин, Камышин), а -ов указывает на принадлежность к лицу.

Суффикс -ов — стандартный для русских фамилий, образованных от прозвищ или имён, оканчивающихся на твёрдый согласный. Трехов буквально значит «сын Треха» или «из рода Треха». Фамилия встречается преимущественно в центральных и южных областях России, что подтверждает её исконно русское происхождение. Встречается также вариант Треховых — от формы родительного падежа множественного числа, характерной для северных говоров.

В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» Трехов не упоминается как отдельная статья, но модель образования через -ов от прозвища с основой на счётное слово описана: Третьяков, Трегубов, Трехин — все они возникли из тех же народных именований. Так что Трехов стоит в одном ряду с этими фамилиями, только с более редким и менее прозрачным корнем.