Фамилия Вихлинин — один из тех случаев, когда в основе лежит не очевидное слово, а диалектное или редкое прозвище. Сразу отбросим версию, будто корень связан с глаголом «вихлять» (идти шатаясь) — для фамилии это слишком прямолинейно и нетипично. Куда правдоподобнее, что в основе лежит слово «вихли́на» — так в некоторых северных и сибирских говорах называли болотистое место, зыбкую, ненадёжную почву, трясину. Человек, живший у такого места или перебиравшийся через топь, мог получить прозвище Вихля, а его потомки — фамилию Вихлинин.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Вихлинин, то есть сын или потомок Вихли (или Вихлины). Это типичная модель для русских фамилий, образованных от прозвищ на -а/-я. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще встречаются на юге и востоке, -ин характерен для северных и центральных областей России. Таким образом, географически Вихлинины, скорее всего, происходят из северных губерний — Архангельской, Вологодской, Вятской, где болотистая местность и соответствующая лексика были в ходу.

Есть и вторая, менее вероятная версия: прозвище могло быть связано с диалектным словом «вихли́ть» в значении «шалить, проказничать», или даже с «вихля́й» — так в некоторых местах называли ветреного, непостоянного человека. Но в таком случае фамилия звучала бы скорее как Вихляев или Вихляйкин. Форма Вихлинин с двумя «и» подряд (Вихл-ин-ин) как раз и выдает происхождение от существительного на -ина, а не от прилагательного или глагольной основы.

Сословно фамилия, скорее всего, крестьянская или посадская. Встретить Вихлинина среди дворянских родов маловероятно — прозвище слишком бытовое и привязано к местности. В метрических книгах XIX века носители фамилии фиксировались преимущественно в северных уездах, что косвенно подтверждает топонимическую версию. В современной России фамилия редкая, её можно встретить в Пермском крае, Кировской и Архангельской областях — там, где и сейчас сохранились говоры с этим корнем.