Фамилия Гастюхин образована по одной из самых распространённых в русском языке моделей — от личного имени или прозвища с помощью суффикса принадлежности -ин. Этот суффикс указывает на прямое родство: Гастюха — сын или потомок человека, которого звали Гастюха. Вопрос, что скрывается за этим прозвищем.

Самая вероятная версия ведет к крестильному имени Евстафий (греч. «устойчивый», «крепко стоящий»). В народной речи это имя давало множество сокращений: Остап, Стахей, Гастя и, наконец, Гастюха. Форма с начальным «Г» вместо «Ев» — не редкость для северных и центральных говоров, где приставка «Ев-» часто отпадала или упрощалась. Сравните: Евстафий — Гастя — Гастюха. Суффикс -юх- в этом случае придает прозвищу фамильярный, бытовой оттенок, характерный для деревенской среды.

Менее убедительная гипотеза связывает фамилию с диалектным словом «гаст» или «гасть», которое в некоторых говорах означало «гадость», «мерзость» или «нечисть». Однако прозвища с подобной семантикой обычно давали с явным негативным подтекстом, и они редко становились основой для фамилий без дополнительных смягчающих суффиксов. Версия с именем Евстафий выглядит и исторически, и лингвистически надежнее.

Географически фамилия Гастюхин тяготеет к центральным и северным областям России, особенно к бывшим Владимирской, Костромской и Ярославской губерниям — регионам, где имя Евстафий в народных формах было особенно популярно. Встречаются и варианты написания через «о» — Гостюхин, что подтверждает связь с акающими говорами.

Таким образом, предок носителя фамилии Гастюхин, скорее всего, был простым человеком, которого в обиходе звали Гастюхой — сокращением от церковного имени Евстафий. Фамилия не указывает на ремесло или сословие, а просто фиксирует имя родоначальника в его разговорной, народной форме.