Фамилия Брустинов — редкий случай, когда основа, скорее всего, не славянская, а западноевропейская. Суффикс -ов указывает на русскую модель образования, но корень «брустин» выбивается из ряда привычных прозвищ от профессий или внешности.

Самая вероятная версия связывает фамилию со словом «бруст» (Brust) в немецком или идише — «грудь». В таком случае Брустин — это либо прозвище человека с широкой или сильной грудью, либо вариант фамилии, образованной от названия части тела. В среде еврейских переселенцев, которые активно адаптировали фамилии при переезде в Российскую империю в XIX веке, нередко меняли окончания на славянский лад. Так немецкое Бруст (или Брустин) могло получить русский суффикс принадлежности -ов, превратившись в Брустинов. Подтверждает эту гипотезу и то, что фамилия почти не встречается в центральных русских областях, зато фиксируется в документах западных губерний (современные Беларусь, Украина) и в среде городских мещан, где было много носителей немецких и еврейских фамилий.

Менее убедительная версия — связь с диалектным словом «бруст» в значении «каменная глыба» или «скала». Такое слово действительно бытует в некоторых говорах (от немецкого «der Brust» как горный термин), но прозвище «Бруст» для человека в русской деревне — большая редкость. Скорее всего, это более позднее переосмысление уже готовой фамилии носителями, забывшими её исходный смысл.

Словообразовательная модель проста: основа Брустин (от прозвища или имени) плюс патронимический суффикс -ов, означающий «сын Брустина» или «принадлежащий Брустину». В отличие от фамилий на -ский, которые указывают на географию, Брустинов — чисто родовое обозначение. По сословной принадлежности предки, скорее всего, были мещанами или ремесленниками, а не крестьянами: фамилии от заимствованных корней чаще закреплялись в городах, где смешение языков было обычным делом.