Фамилия Астахин образована от имени или прозвища Астаха. Чаще всего Астаха — это уменьшительная форма церковных имён Евстахий (от греческого «пышно колосящийся, цветущий») или Евстафий (от греческого «хорошо построенный, крепкий, здоровый, устойчивый»). Суффикс -ин указывает на принадлежность: Астахин буквально означает «сын Астахи» или «потомок Астахи». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на -а или -я.

Есть и другая версия происхождения. Согласно ей, Астаха — не сокращение от церковного имени, а прозвище, связанное с тюркским словом asytqy — «квас, закваска». В этом случае предок Астахиных мог заниматься изготовлением или продажей кваса. Версия правдоподобна, учитывая активные контакты русских с тюркскими народами в южных и поволжских регионах, где такие прозвища по роду занятий были обычным делом.

Фамилия Астахин встречается преимущественно в южнорусских областях и на Дону, что косвенно поддерживает вторую гипотезу: именно в этих краях исторически были сильны тюркские влияния и распространены квасные промыслы. Однако основная масса носителей фамилии, скорее всего, получила её от крестильного имени — через его просторечную форму Астаха, которая была привычнее в быту, чем полные церковные варианты.