Фамилия Антюхина образована от имени Антюха — уменьшительной формы крестильного мужского имени Антоний (Антон). Имя Антоний, по наиболее распространённой версии, восходит к греческому слову «anteo», что значит «вступать в бой, состязаться». Однако в русской народной среде это книжное значение не играло роли: имя давали по святцам, а в быту оно быстро обрастало уменьшительными формами. Антюха — одна из таких форм, характерная для северных и центральных говоров, где суффикс -юх- придавал имени оттенок простоты и фамильярности.

Сама фамилия стоит в женском роде (Антюхина), но её носительница могла быть как женой, так и дочерью Антюхи. В русской ономастике фамилии на -ин традиционно образуются от основ на -а/-я, что и произошло в данном случае: Антюха → Антюхин → Антюхина. Мужской вариант — Антюхин — фиксируется в документах с XVII века, в основном среди крестьян и посадских людей.

Стоит отметить, что фамилия Антюхина не имеет отношения к слову «антюхи» (устаревшее название анчоусов) — это случайное звуковое совпадение. Правдоподобнее всего, что предки носительницы фамилии были обычными людьми, которых в быту называли по имени отца или деда: «чей ты?» — «Антюхин», то есть потомок Антюхи. Географически фамилия чаще встречается в Рязанской, Тамбовской и Воронежской областях, что подтверждает её исконно русское происхождение из зоны южновеликорусского наречия.