Фамилия Земчихина — женская форма мужской фамилии Земчихин, которая образовалась по самой распространённой в русском языке модели: от прозвища или имени через суффикс -их- (-ин-). Ключевая особенность здесь — суффикс -их-, который встречается реже, чем привычные -ов/-ев или -ин, и указывает на принадлежность к определённой семье или роду. В северных и сибирских говорах фамилии на -их (Земчихин, Скорняков, Глухих) часто фиксировали человека как «из семьи Земчихи»: главу дома звали Земчиха, а его потомки становились Земчихиными.

Основа фамилии — «земч(ик)». Самое прямое и правдоподобное объяснение ведёт к слову «земец» или «земчик» — так в старину называли крестьянина, владеющего землёй, или, реже, землемера, человека, который занимается межеванием. В северных диалектах «земец» могло означать и просто «земляк», «односельчанин». Менее вероятна, но не исключена связь с прозвищем Земч (от «земной», «приземлённый» — о человеке простом, оседлом). Вариант с профессией «землекоп» или «земледел» лингвисты считают натяжкой: для таких занятий в фамилиях обычно использовали суффиксы -ов/-ев (Земляков, Копаев), а не -их.

Фамилия Земчихин (и Земчихина) территориально привязана к северу и северо-востоку России: Вологодская, Архангельская, Кировская области, а также Урал. В этих краях модель на -их сохранилась лучше, чем в центральных губерниях. Социально носители фамилии, скорее всего, относились к крестьянскому или мещанскому сословию — земельные прозвища редко давали дворянам или духовенству. Встречаемость фамилии невысокая: по данным современных переписей, Земчихины — редкая фамилия, что делает её особенно ценной для генеалогического поиска: предков можно отследить по узкому кругу поселений.

Если говорить о написании, то форма Земчихина — строго женский вариант. Мужская форма — Земчихин. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: ЗемчИхина, хотя в некоторых говорах возможно смещение на первый.