Фамилия Вилохина — женская форма, а мужская, Вилохин, образована по стандартной русской модели с суффиксом -ин. Этот суффикс указывает на принадлежность: Вилохин буквально значит «сын Вилохи» или «человек из рода Вилохи». Основа фамилии — прозвище или нецерковное имя Вилоха.

Что такое «вилоха»? В русских говорах это слово имело несколько значений, и все они связаны с внешностью или поведением. Чаще всего вилохой называли человека с растрёпанными, торчащими в разные стороны волосами — отсюда глагол «вихлять» и родственное «вихор». В некоторых областях вилохой могли прозвать неуклюжего, косолапого человека, того, кто ходит вразвалку, «виляет» при ходьбе. Третье, более редкое значение — вилоха как часть сохи или плуга, изогнутая деталь; в этом случае прозвище мог получить крестьянин, который делал такие детали, либо человек с характерной осанкой, напоминающей изогнутый предмет.

Таким образом, фамилия Вилохин — типичное «прозвищное» образование, каких много в русском ономастиконе. Предок носителя фамилии получил кличку за приметную внешность (вихры, лохматость) или за манеру двигаться. Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская, распространённая в центральных и северных губерниях России, где диалектное слово «вилоха» было в ходу. Интересно, что в некоторых говорах фамилию могли записать как Вилихин — через «и», от варианта «вилиха» (тот же смысл). Но форма Вилохин встречается чаще и лучше сохранила связь с исходным прозвищем.