Фамилия Тюхалов — редкий пример, где корень угадывается, но не лежит на поверхности. Основа здесь — не «тюха» в значении «неповоротливый человек», хотя такое прозвище тоже существовало в северных говорах. Правдоподобнее версия, что Тюхалов восходит к уменьшительной форме крестильного имени. В старинных русских святцах было имя Тихон (от греческого «счастливый»). В быту его сокращали до Тиха, Тиша, а в некоторых диалектах — до Тюха, через смягчение начального «т» и замену гласного. Суффикс -ов указывает на принадлежность: Тюхалов буквально означал «сын Тюхала», то есть потомок человека по имени Тюхал — разговорной формы от Тихон.

Модель образования фамилии — патронимическая, то есть по отцу. Это типично для основной массы русских фамилий, оформившихся в XVI–XVII веках, когда крестьян и посадских людей записывали по имени отца с прибавлением -ов или -ин. Однако полная форма Тюхалов, а не Тюхин или Тюхов, говорит о том, что прозвище отца звучало именно как Тюхал: это не просто сокращение имени, а его ласкательная или обиходная версия, которая закрепилась в документах.

Встречается фамилия в основном в центральных и северных регионах России — в Вологодской, Костромской, Кировской областях. Там же фиксируются однокоренные фамилии Тюхаев, Тюхин, Тюхов, что подтверждает диалектное бытование корня «тюх-» как варианта «тих-». В некоторых говорах, например, вятских, «тюхать» означало «стучать, колотить» — если предок получил прозвище за шумную работу (плотник, кузнец), то фамилия могла возникнуть и от этого глагола, но это менее вероятно, так как суффикс -ал в прозвищах чаще указывает на деятеля (Тюхал — тот, кто тюхает), а не на носителя качества.

Отдельного внимания заслуживает ударение. В большинстве регионов его ставят на второй слог — Тюха́лов, но в некоторых семьях старшего поколения можно услышать Тю́халов. Разнобой в ударении — косвенный признак того, что фамилия не была широко распространена среди дворянства, где нормы произношения фиксировались быстрее. Тюхаловы — это, скорее всего, потомки крестьян или ремесленников, чья фамилия сложилась стихийно, в устной речи, и лишь потом попала в метрические книги.