Фамилия Валыхина — женская форма фамилии Валыхин, и ключ к её пониманию лежит в разборе мужского варианта. Это типичная русская фамилия с суффиксом -ин, который указывает на принадлежность: «чей?» — Валыхин, то есть сын или потомок человека по прозвищу Валых. Основа здесь — слово «валых», которое в диалектах русского языка имело конкретное значение.

В северных и сибирских говорах «валых» — это неуклюжий, неповоротливый человек, увалень. В. И. Даль в своём словаре фиксирует слово «валыхать» — двигаться вразвалку, переваливаться с боку на бок. Прозвище Валых могли дать человеку медлительному, тяжелому на подъём или просто обладателю характерной, «валящейся» походки. Таким образом, фамилия Валыхин — это прозвищная фамилия, образованная от характеристики внешности или поведения предка.

Суффикс -ин указывает на то, что фамилия сформировалась в среде, где было распространено отчество на -ин, что характерно для центральных и северных областей России. В отличие от фамилий на -ов (от основ на согласный), здесь основа «Валых» оканчивается на твёрдый согласный, что и дало модель Валых-ин.

Встречаются и альтернативные, менее вероятные версии. Например, связь с глаголом «валять» в значении «валять дурака» или с ремеслом валяльщика (войлока). Но прямое слово «валых» в значении «увалень» — самый прямой и лингвистически прозрачный путь. Фамилия редкая, не аристократическая, а крестьянская или мещанская, что типично для прозвищ, закреплённых в качестве фамилий.