Фамилия Тыхенова — женская форма, а мужская, Тыхенов, образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей: от прозвища или имени через суффикс -ов. Основа здесь — «Тыхен», и чтобы понять её происхождение, придётся заглянуть в тюркские языки.

Скорее всего, в основе лежит тюркское имя или прозвище «Тыхан» или «Тыкен». В казахском, башкирском и татарском языках «тын» означает «спокойствие», «покой», а «тынч» — «тихий», «мирный». Однако более вероятная версия связывает фамилию с тюркским «тыкен» — «колючка», «шип». Прозвище Тыкен мог получить человек с колким, язвительным характером, либо, наоборот, худой и «колючий» на вид. Встречается и вариант «Тыхен» как диалектное произношение имени Тихон — в некоторых говорах «х» могло заменять «ф» или звучать в заимствованных именах, но для фамилии с тюркским корнем это менее характерно.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: «сын Тыхена» или «из рода Тыхена». Такая модель характерна для русских фамилий, но сама основа явно не славянская, а заимствованная. Встречается фамилия Тыхенов преимущественно в регионах с сильным тюркским влиянием — в Поволжье, на Южном Урале, в Западной Сибири. Например, в Оренбургской области и Башкортостане она фиксируется среди русских и татар, что подтверждает её межэтническое бытование.

Социальный статус первых носителей, скорее всего, был крестьянским или казачьим. Фамилии на -ов у тюркских народов часто появлялись при переходе в православие или при записи в ревизские сказки, когда русские писаря адаптировали местные имена под привычную словообразовательную модель. Так что предки Тыхеновых могли быть и крещёными татарами, и башкирами, и русскими, перенявшими прозвище от соседей.