Фамилия Афонюхина — женская форма фамилии Афонюхин, и её происхождение напрямую связано с мужским вариантом. В основе лежит редкая суффиксальная модель, которая сразу выделяет эту фамилию из ряда более привычных Афониных, Афонькиных или Афончиковых. Суффикс -юх- (в форме Афонюх-) в русских фамилиях встречается нечасто и обычно указывает на прозвищное или уменьшительно-ласкательное образование от имени, причём с оттенком просторечия или даже некоторой фамильярности.

Основа — каноническое имя Афанасий, которое в народной речи давало множество производных форм: Афоня, Афонька, Афоняша. Форма Афонюха — один из таких вариантов, характерный для северных и северо-восточных говоров (архангельских, вологодских, вятских), где суффикс -юх- был более активен, чем в центральных областях. Таким образом, Афонюха — это не полное имя, а обиходное, «домашнее» прозвище для человека по имени Афанасий.

Словообразовательная цепочка проста: Афанасий → Афонюха (прозвище) → Афонюхин (сын Афонюхи) → Афонюхина (дочь или жена Афонюхина). Фамилия закрепилась в крестьянской среде, скорее всего, среди черносошных (государственных) крестьян Русского Севера, где такие «уличные» фамилии на -их/-ых и -ин фиксировались раньше, чем у помещичьих крестьян центральной России.

В написании Афонюхина сохранилась историческая «А-» вместо церковнославянского «Афа-», что типично для народной этимологии: безударное «а» в первом слоге фамилии не редуцировалось, а закрепилось на письме. Это отличает её, например, от фамилии Офонюхин, которая встречается в тех же регионах, но с другим диалектным произношением.

Однокоренные фамилии — Афонин, Афонькин, Афонцев — образованы от тех же корней, но с другими суффиксами. Редкость суффикса -юх- делает Афонюхину фамилией с яркой региональной окраской: её носители, скорее всего, имеют предков из Вологодской, Архангельской или Кировской областей, где имя Афанасий было особенно популярно в XVI–XVII веках.