Фамилия Астрёмина — женская форма фамилии Астрёмин, и её происхождение неочевидно на первый взгляд. Главная загадка кроется в корне «астр-», который сразу вызывает ассоциации с греческим «астер» (звезда) или латинским «аструм». Однако в русской ономастике подавляющее большинство фамилий на -ин образовано от мирских имён, прозвищ или профессий, а не от книжных заимствований. Поэтому версия о «звёздном» происхождении (например, прозвище Астрём или Астрёма для мечтателя или астронома) хоть и возможна, но маловероятна — такие прозвища почти не встречаются в исторических документах.

Более правдоподобно, что основа «Астрём-» — это искажённая или диалектная форма от слова «острём» (острый) или от названия ремесла. В северных и сибирских говорах «астрёма» могли называть человека с острым языком, задиристого, или, наоборот, того, кто точил инструменты — «острил». Суффикс -ин указывает на принадлежность: Астрёмин — сын или потомок Астрёмы. Таким образом, фамилия могла закрепиться за семьёй мастера-заточника или просто за человеком с колким характером.

Географически фамилия редкая и локализована в основном в Центральной России и Поволжье, с отдельными гнёздами в Вологодской и Костромской областях — регионах, где сохранялись архаичные говоры. В дореволюционных переписях она почти не встречается среди дворянства или купечества, что говорит о крестьянском или мещанском происхождении. Интересно, что в некоторых записях XIX века фигурирует вариант «Острёмин» — это прямое указание на связь с корнем «остр-», который со временем под влиянием аканья (произношения «а» вместо «о») превратился в «Астрёмин».

Сравнение с однокоренными фамилиями подтверждает эту версию: Остриков, Остряков, Остроумов — все они образованы от той же семантики «остроты», тогда как «звёздные» фамилии (Астров, Астраханцев) имеют другую словообразовательную модель и иную географию. Таким образом, Астрёмина — это не поэтическая фамилия, а практичная, связанная с бытовым прозвищем, которое дали либо за характер, либо за работу.