Фамилия Антюнкина — редкий пример, где фамильный суффикс -ин присоединён не к привычному каноническому имени, а к его просторечной, «домашней» форме. В основе лежит имя Антон (от латинского Antonius — «вступающий в бой», «состязающийся»). В народной речи оно дало множество производных: Антоха, Антоша, Антоня, Антя. Последнее, Антя, и стало отправной точкой.

Фамилия образовалась по простой и распространённой модели: к основе Антюнк- добавили патронимический суффикс -ин, который в русском языке означает «чей?» — то есть «сын Антюнки» или «внук Антюнки». Сама основа Антюнк- — это уменьшительно-ласкательная форма с суффиксом -к-, которая возникла от имени Антюня (ср. с похожими переходами: Иван — Иванюня — Иванюнка, Степан — Степанюня — Степанюнка). В русских говорах суффикс -юн- придавал имени оттенок ласковости или, реже, пренебрежения, но чаще всего использовался в семейном кругу для младших членов семьи.

Таким образом, предок носительницы этой фамилии был человеком, которого в быту звали Антюнка — неофициально, по-домашнему. В документах XVII–XIX веков подобные «полуимена» (Антюнка, Васька, Петрушка) были нормой для крестьян и посадских людей, поэтому фамилия Антюнкина почти наверняка указывает на крестьянское или мещанское происхождение.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным областям России, где суффикс -юн- в личных именах встречался чаще, чем на юге. Встречаются варианты написания Антюнькина (с мягким знаком) — это не ошибка, а отражение диалектного произношения, где «н» смягчалось перед «к». Но основная, закрепившаяся в паспортах форма — именно с твёрдым «н»: Антюнкина.