Фамилия Ахтырский — классический пример географической фамилии, образованной от названия города. Она напрямую связана с украинским городом Ахтырка (по-украински Охтирка), который стоит на реке с тем же названием в Сумской области. Основали Ахтырку в 1641 году, статус города она получила в 1703‑м. Фамилии такого типа обычно получали люди, родившиеся в этом городе, либо те, кто владел там землёй или был приписан к городскому сословию. Суффикс -ский указывает на принадлежность или происхождение: Ахтырский — значит «тот, кто из Ахтырки».

История города тесно переплетена с военной историей России. Здесь квартировал Ахтырский 12-й гусарский полк, сформированный ещё в 1659 году как казачий. Именно в этом полку с апреля 1812 года и до конца 1814‑го служил легендарный поэт-партизан Денис Давыдов, перешедший туда с чином подполковника из штаба князя Багратиона. Полк носил очень узнаваемую форму: коричневые доломаны, ментики и ташки, такой же коричневый пояс-кушак, тёмно-синие чакчиры и чепраки. Жёлтыми были воротник, обшлага, обкладка чепраков и ташек, а также приборный металл. Поэтому носитель фамилии Ахтырский вполне мог быть потомком гусара или офицера этого прославленного полка, а не просто выходцем из города.

Модель образования фамилии — типичная для дворянских и церковных фамилий. На -ский в XVIII–XIX веках часто оканчивались фамилии семинаристов, которые получали их по названию епархии или города, а также фамилии, которые давали казакам и выходцам из шляхты. В отличие от простых патронимических фамилий на -ов/-ев, фамилия Ахтырский звучала статуснее и могла указывать на более высокое социальное положение предка.

Встречаются и однокоренные варианты: Ахтырцев, Ахтырченко, Охтырский — все они восходят к тому же топониму. В написании через «А» фамилия закрепилась под влиянием русского произношения и официального названия города до 1917 года.