Фамилия Гордюхина — это, скорее всего, не женская форма от мужской фамилии Гордюхин, а исходная форма, закреплённая за женщиной. В русской традиции фамилии на -ин и -ов образуются от имён или прозвищ отца, но в данном случае суффикс -ихин указывает на принадлежность к «жене Гордюхи» или «вдове Гордюхи». Однако в современном бытовании фамилия Гордюхина чаще всего воспринимается как женский вариант, а мужской — Гордюхин.

Основа фамилии — прозвище Гордюха. Оно восходит к прилагательному «гордый», но не в современном смысле высокомерия, а в древнерусском значении «важный», «достойный», «недоступный». В говорах слово «гордюха» могло означать человека с чувством собственного достоинства, иногда упрямого или даже чванливого. Суффикс -юха в прозвищах был распространён в северных и центральных губерниях России, он придавал слову оттенок снисходительности или насмешки: Гордюха — не просто гордый, а «гордец» с лёгкой долей иронии.

Модель образования фамилии необычна: суффикс -ихин встречается реже, чем -ов или -ин. Он характерен для так называемых «матронимических» фамилий, которые образовывались от имени или прозвища матери. Это могло произойти, если женщина была главой семьи после смерти мужа или если её прозвище было более известным в округе. В некоторых регионах, особенно в Поволжье и на Русском Севере, фамилии на -ихин, -ыгин, -ухин фиксируются как архаичные формы, сохранившиеся до XIX века.

Географически фамилия Гордюхин (и её женская форма) встречается в основном в центральных областях России — в Тверской, Ярославской, Костромской губерниях. В этих местах прозвище Гордюха могло быть дано человеку, который держался с достоинством, не кланялся начальству, или, наоборот, крестьянину, который «загордился» после удачной торговли.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Гордеев, Гордюков, Гордягин — показывает, что основа «горд» была продуктивной. Но Гордюхина выделяется тем, что в ней сохранилась не книжная, а народная форма слова, с характерным для живой речи суффиксом. Предки носительницы этой фамилии, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми, а само прозвище передавалось по женской линии, что для XVIII–XIX веков редкость и указывает на необычную семейную историю.