Najstarsza wzmianka źródłowa o Tychach pochodzi z 1467 – Tichi (cichy), w 1527 w kontekście polskim – w Tyssech = w Tyszech, w 1845 Tychów jak Kraków (gdyż niemieckie Tichau). Nazwa dzierżawcza od imienia Tych (zdrobnienie od Tymoteusz, podobnie jak Zych od Zygmunt), stąd nazwa rodowa Tychy. Słownik geograficzny Królestwa Polskiego wydany na przełomie XIX i XX w. podaje historyczną nazwę Tychów. Mniej prawdopodobną byłaby etymologia od niemieckiego teich=staw, z późniejszym spolszczeniem na Tych(y).
Niemiecki nauczyciel Heinrich Adamy w swoim dziele o nazwach miejscowych na Śląsku wydanym w 1888 we Wrocławiu wymienia najwcześniejszą nazwę miejscowości w formie „Tychow, Tyka”. W alfabetycznym spisie miejscowości na terenie Śląska wydanym w 1830 we Wrocławiu przez Johanna Knie wieś występuje pod polską nazwą Tychuw i niemiecką nazwą Tichau.
Tychy – występują dwie, uznawane za poprawne, formy dopełniacza nazwy – „do Tychów” oraz „do Tych”. Pierwsza jest głęboko zakorzeniona wśród ludności Górnego Śląska i częściej używana regionalnie, druga rozpowszechniła się ogólnie w Polsce, poza Górnym Śląskiem.