Фамилия Тыхенко звучит как типичная украинская, но её корень неочевиден. Образована она по продуктивной украинской модели с суффиксом -енко, который в XVI–XVII веках означал «сын» или «потомок». Основа — Тых- — указывает на личное имя или прозвище, которое дали предку.

Самая вероятная версия: основа восходит к просторечной форме крестильного имени Тихон. В украинском языке имя Тихон часто сокращали до Тихо, а с уменьшительными суффиксами — до Тых, Тыхо. Сочетание «Тыхо + енко» дало фамилию, которая буквально значит «сын Тыха», то есть потомок человека по имени Тихон. Такое стяжение — обычное дело для украинских фамилий: сравните Панченко (от Панько, уменьшительного от Пантелеймон) или Даценко (от Дацько, уменьшительного от Даниил).

Менее вероятно, но возможно, что в основе лежит глагол «тыкать» или «ткнуть». В этом случае прозвище Тых мог получить человек с резким, колким характером, или же тот, кто работал с чем-то острым, например, портной. Однако эта версия слабее: глагольная основа в украинской антропонимии встречается реже, а форма Тых для такого прозвища нехарактерна — скорее бы возникло Ткач, Ткаченко.

Географически фамилия Тыхенко тяготеет к центральным и восточным областям Украины — Полтавщине, Черкасщине, Харьковщине. Именно там модель на -енко была основной для крестьянских и казацких фамилий. В России фамилия встречается редко и чаще всего — у потомков переселенцев с Украины.

С точки зрения сословной принадлежности, Тыхенко — фамилия недворянская, без приставок и суффиксов, указывающих на знатное происхождение. В реестрах Войска Запорожского или в метрических книгах XVIII–XIX веков её носители — это казаки, крестьяне, реже мещане. Никаких громких исторических личностей с этой фамилией не зафиксировано, что типично для массовой украинской фамилии, возникшей «снизу».