Фамилия Валухин образована от прозвища или нецерковного имени Валух. В русских говорах «валух» — это кастрированный баран, а в переносном смысле так могли назвать вялого, медлительного или полного человека. Основа фамилии — имя существительное, а суффикс -ин указывает на принадлежность: Валухин буквально значит «сын Валуха» или «человек из семьи Валуха».

Модель образования проста: к основе Валух- добавляется притяжательный суффикс -ин, типичный для русских фамилий, возникших от прозвищ, оканчивающихся на согласный или -а/-я. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные модели описываются как одни из самых распространённых в северных и центральных областях России, где -ин так же част, как -ов на юге. Фамилия Валухин, скорее всего, закрепилась именно в северной или поволжской полосе, где слово «валух» было в ходу.

Есть и менее вероятная версия: основа могла восходить к диалектному «валуха» — так в некоторых регионах называли неуклюжую, нерасторопную женщину. Тогда прозвище Валуха дали бы мужчине с женоподобными чертами характера, но это редкий случай. В ономастике обычно первичным считают значение «баран», так как прозвища по животным — частый источник фамилий.

Однокоренные фамилии — Валухов, Валухин, Валух — встречаются нечасто, что говорит об узкой локальной основе. Фамилия недворянская, крестьянская или мещанская, без следов в родословных книгах. Носители её, вероятно, были простыми людьми из сельской местности, и прозвище закрепилось за родом без изменений.