Фамилия Дудюхин — одна из тех, где решающую роль играет суффикс, а не корень. Она образована по модели, типичной для севера и северо-востока России: суффикс -их(ин). В говорах Архангельской, Вологодской, Вятской губерний фамилии на -их (Дудюхих, Глухих, Черных) были формой родительного падежа множественного числа, отвечавшей на вопрос «чьи?» — то есть «из рода Дудюх». При переходе в официальные документы суффикс часто обрусевал до -ин, чтобы вписаться в общерусскую систему склонения. Так и появился Дудюхин — «сын или потомок Дудюхи».

Основа фамилии — прозвище Дудюха. Корень здесь дуд- от слова «дуда» (дудка, волынка). В русских диалектах «дудюхой» могли называть человека, который играет на дудке, либо болтуна, пустомелю (от глагола «дудеть» — надоедливо говорить одно и то же). В. И. Даль фиксирует слово «дудюха» как воронежское и тамбовское: так звали женщину, которая дудонит, то есть напевает или говорит невнятно. Но прозвище могло относиться и к мужчине: суффикс -юх(а) в северных говорах давал прозвищам уничижительный или шутливый оттенок (ср. Ванюха, Петюха, а также Грязнюха, Толстюха). То есть Дудюха — это не столько музыкант, сколько человек, которого дразнили за привычку бубнить или за игру на простеньком инструменте.

Географически фамилия привязана к северным областям. По данным переписей XIX века, Дудюхины встречались в Вологодской губернии (особенно в Тотемском и Вельском уездах) и в Пермской губернии, куда переселенцы с Севера принесли свою модель фамилий. В центральных и южных губерниях фамилия почти не фиксируется — там преобладали бы варианты вроде Дудкин или Дудников. Интересно, что в Вятке существовало село Дудюха — починок, названный по фамилии первых жителей. Это редкий случай, когда прозвище дало имя целому поселению.

Есть и вторая, менее вероятная версия. В некоторых говорах «дудюха» — это растение, например, дудник (дягиль) или борщевик. В этом случае прозвище мог получить человек, живший в зарослях высоких трав, или сборщик кореньев. Но эта гипотеза слабее: прозвища от названий растений в русской ономастике обычно образуются через суффикс -ов (Дудников, Крапивин), а не через -юх(а).

Сословная принадлежность Дудюхиных — крестьяне, преимущественно черносошные (государственные). В дворянских родословных книгах фамилия не встречается. Известных исторических личностей с этой фамилией нет, что типично для северной крестьянской ономастики: такие фамилии редко попадали в столичные справочники, но сохранили живую связь с местным говором и укладом.