Фамилия Астарханов — тот случай, когда внешне «восточное» звучание обманчиво, а ключ к разгадке, скорее всего, лежит на карте. Самое прямое и подтверждённое бытовой логикой объяснение — связь с городом Астрахань. Выходцев с Нижней Волги в старину записывали как Астраханцевых, Астраханских или Астрахановых. Переход «астрахан» в «астархан» — естественная фонетическая черта южнорусских говоров: «аканье» и упрощение стечения согласных здесь норма. Поэтому Астарханов — это практически то же, что Астраханов, только с диалектной огласовкой, закреплённой в документе.

Суффикс -ов встраивает фамилию в типичную русскую модель: «чей?» — «Астарханов», то есть сын или потомок человека по прозвищу Астархан. Если верна географическая версия, предок носителя фамилии мог быть переселенцем из Астрахани, купцом, водившим караваны с низовий Волги, или служилым человеком, сосланным на южные рубежи. В XIX веке носители фамилии встречались преимущественно среди крестьян и мещан центральных и южных губерний — это подтверждает бытовое, а не аристократическое происхождение.

Менее вероятная версия выводит фамилию от тюркского личного имени Астархан (или Астар-хан). В таком случае основой могло стать прозвище, данное человеку за связь со степными народами или внешние черты. Но эта гипотеза слабее: фамилии на -ов от тюркских имён в русской среде обычно сохраняют исходное звучание (Батырханов, например), а «астраханский» след географически и исторически гораздо плотнее.

Фамилия редкая, но не уникальная. Её однокоренные родственники — Астраханцев, Астраханский, Астраханов. Разница в написании первого слога (через «о» или «а») часто была делом случая и записи писаря, поэтому в одной семье могли мирно сосуществовать оба варианта.