Фамилия Антонюшина — одна из тех, что образована не напрямую от полного церковного имени, а от его домашней, обиходной формы. В основе лежит имя Антонюша — уменьшительно-ласкательный вариант крестильного имени Антоний. Само имя Антоний, по наиболее распространённой версии, восходит к греческому «антео» — «вступать в бой, состязаться». Так что дальний предок носителей фамилии, если судить по этимологии, мог быть человеком боевым или соперничающим, хотя в быту его звали просто Антонюшей.

Модель образования фамилии типична для русского Северо-Запада и центральных областей: суффикс -ин указывает на принадлежность («чей?» — Антонюшин сын, Антонюшина жена). Форма Антонюша — не единственная уменьшительная от Антония. В народе бытовали десятки вариантов: Антон, Антоха, Антошка, Антоня, Антонец. Но Антонюша — форма с характерным мягким, «домашним» звучанием, распространённая в южнорусских и западнорусских говорах.

Фамилия Антонюшин (и женская Антонюшина) произошла от личного имени, а не от прозвища или профессии, поэтому её носителями в прошлом могли быть люди самого разного сословия. Однако, как и для многих фамилий на -ин, образованных от уменьшительных имён, есть основания полагать, что основатель рода был из простого сословия: в крестьянской и мещанской среде редко использовали полное церковное имя, отдавая предпочтение сокращённым формам.

Интересно, что фамилия Антонюшин встречается реже, чем родственные ей Антонов или Антошин. Это говорит о более узком ареале бытования — скорее всего, она привязана к конкретным деревням или сёлам, где форма Антонюша была привычной. Потомок человека, которого в округе знали как Антонюшу, со временем получил фамилию Антонюшин, а его дочь или жена — Антонюшина.