Фамилия Астахина — женская форма фамилии Астахин, которая образована от личного имени или прозвища Астаха. В основе имени Астаха лежит уменьшительная форма от канонических церковных имен Евстахий или Евстафий. Евстахий восходит к греческому слову «эустахос» — «пышно колосящийся, цветущий», а Евстафий — к «эустатос», что значит «хорошо построенный, крепкий, здоровый, устойчивый, постоянный». Оба имени были распространены в среде простых людей, поэтому основатель рода Астахиных, скорее всего, принадлежал к крестьянскому или мещанскому сословию.

Существует и другая, менее очевидная версия. По ней, прозвище Астаха имеет тюркские корни и связано со словом «асыткы» — «квас, закваска». Если принять эту гипотезу, предок Астахиных мог заниматься изготовлением или продажей кваса. Этот вариант менее распространен в ономастике, но имеет право на существование, особенно если учесть, что фамилия встречается в регионах, где исторически были сильны тюркские влияния.

Суффикс -ин указывает на типичную русскую модель образования фамилий от основ, оканчивающихся на -а. Буквально Астахин означает «сын или потомок Астахи». В фамилии Астахина та же модель, только в женском роде. Окончание -а в женской форме не меняет смысла: это указание на принадлежность к роду Астахиных.

Географически фамилия Астахин (и Астахина) чаще всего встречается в южных и центральных областях России, а также на Украине. В некоторых говорах имя Астаха использовалось как самостоятельное, без связи с полным церковным именем, что тоже могло закрепиться в фамилии.