Фамилия Брюхов образована от прозвища Брюхо. Большой живот в народной культуре не только указывал на внешность, но и служил знаком здоровья, сытости и достатка. В крестьянской среде, где недоедание было обычным делом, «брюхо» могло символизировать благополучие. Поэтому прозвище Брюхо давали не только людям с заметным животом, но и тем, кого считали зажиточными или удачливыми.

Менее вероятна версия, что Брюхов восходит к мирскому имени Брюхо. В дохристианской традиции такие имена иногда давали детям как оберег или по внешнему признаку — например, младенца с хорошим аппетитом могли в шутку назвать Брюхом. Однако в ономастике эта гипотеза считается слабее, чем прозвищная: прямых письменных свидетельств бытования имени Брюхо в древнерусских источниках крайне мало, в отличие от устойчивых прозвищ.

Фамилия образована по стандартной модели русского языка: к основе Брюх- добавили суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — Брюхов, то есть сын или потомок Брюха). Такая модель была самой распространённой в центральной и северной России. Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Брюханов, Брюшин, Брюшков — видно, что Брюхов стоит ближе всего к исходному прозвищу, без дополнительных суффиксов, что говорит о его древности.

Встречается фамилия преимущественно на Урале и в Поволжье, что подтверждается переписями XIX века. Среди носителей не было знати: Брюховы — это в основном крестьяне и мещане, то есть люди, чьи предки получили прозвище по приметной черте внешности или быта.