Фамилия Афонюхин происходит от народной формы крестильного имени Афанасий — Афонюха. Само имя Афанасий в переводе с греческого означает «бессмертие», но в быту оно быстро обрастало уменьшительно-ласкательными вариантами. Афонюха — один из них, характерный для северных и центральных русских говоров.

Словообразовательная модель здесь прозрачная: к основе Афонюх- добавили типичный русский притяжательный суффикс -ин. В XVI–XVII веках так образовывали фамилии от прозвищ и имён, оканчивающихся на -а или -я: Афонюха → Афонюхин, то есть «сын Афонюхи». Суффикс указывает на принадлежность к конкретному человеку, а не на сословную принадлежность — такие фамилии встречались и у крестьян, и у посадских людей.

Интересная деталь: в отличие от более распространённых Афанасьевых и Афониных, фамилия Афонюхин сохранила редкий суффикс -юх-. Он встречается в основном в севернорусских и сибирских регионах, где фамилии на -их/-ых и -юхин встречаются чаще, чем в центральной России. Это может указывать на возможное происхождение предков из Архангельской, Вологодской или Вятской губерний.

В документах XVII века встречаются упоминания крестьян с именем Афонюха в переписных книгах Русского Севера. Позже, при закреплении фамилий, форма Афонюхин закрепилась за потомками этих людей. Сегодня фамилия остаётся редкой — по данным современных исследований, её носителей насчитывается не более нескольких сотен человек, в основном в России и странах бывшего СССР.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Афонькин, Афоняев, Афонцев) показывает, что Афонюхин — одна из самых архаичных форм, практически не изменившаяся с XVII века. В ней не произошло перехода -юх- в -ев- или -ов-, что характерно для более поздних вариантов фамилий.