Фамилия Вихлянцевы образована от прозвища Вихлянец, которое, скорее всего, дали человеку с заметной походкой или характером. В основе лежит глагол «вихлять» — в русских говорах он означает ходить вперевалку, прихрамывая на обе ноги, а также кривляться, слоняться без дела или хитрить, вилять. Украинский глагол «вихляти» имеет схожее значение — «говорить неправду, лукавить». Поэтому прозвище могло указывать либо на физический недостаток (хромоту), либо на манеру поведения: льстивость, небрежность в делах или привычку уклоняться от прямого ответа.

Фамилию создали по стандартной русской модели: к основе Вихлянец добавили суффикс принадлежности -ев (фонетический вариант -ов после ц). Вихлянцев — буквально «сын Вихлянца» или «потомок того, кого звали Вихлянец». Близкое по корню прозвище Вихлай (Вихляй) встречается уже в конце XVI века: в «Ономастиконе» С. Б. Веселовского записан крестьянин Вихлай, 1598 год, Арзамас. Это косвенно подтверждает, что прозвище было в ходу в центральных и поволжских землях, где позже могли осесть и Вихлянцевы.

Точное время и место появления фамилии не установлены — процесс закрепления фамилий у крестьян и посадских людей растянулся на несколько столетий. Но ясно одно: прозвище Вихлянец, а значит и фамилия, уходит корнями в живую народную речь, где меткое слово точно схватывало внешность или нрав человека.