Фамилия Гостюхина образована от прозвища Гостюха, которое, в свою очередь, восходит к слову «гость». В древнерусском языке «гость» означало не только того, кого пригласили в дом, но и купца, ведущего иноземную или междугороднюю торговлю. Соответственно, прозвище Гостюха могло закрепиться за человеком, который славился хлебосольством, либо за пришлым торговцем. Русская культура издавна ставила гостеприимство в ранг добродетели: в «Поучении Владимира Мономаха» содержится наказ чтить гостя «пищей и питьем», а австрийские дипломаты XVII века отмечали, что отказаться от угощения у русских — значит нанести обиду.

В исторических источниках встречаются однокоренные именования, подтверждающие давнюю традицию таких прозвищ. С. Б. Веселовский упоминает: Гостева, холопка (1506 год, Муром); Андрей Гостенок, посадский человек (1586 год, Псков); Семен Тимофеев Гостихин (1570 год, Владимир); пушкарь Гостихин (1659 год, Лебедянь). Как видно, прозвища на -уха (Гостюха) и -иха (Гостиха) были типичны для русской бытовой ономастики — так называли людей по характерному признаку или занятию, а затем эти прозвища переходили в фамилии через патронимический суффикс -ин.

Фамилия Гостюхина — женская форма, указывающая на принадлежность к роду Гостюхиных. Мужской вариант — Гостюхин. Словообразовательная модель проста: основа Гостюх- (от Гостюха) плюс суффикс -ин, обозначающий «чей?» — сын Гостюхи. Такие фамилии были распространены в основном в северных и центральных регионах России, где активно использовались прозвищные формы.

Среди известных носителей фамилии — актёр Владимир Гостюхин, знакомый зрителю по фильмам «Возьму твою боль», «Магистраль», «Смиренное кладбище», «Генерал» и сериалу «Дальнобойщики». Его творческая биография — ещё одно свидетельство того, что фамилия, уходящая корнями в древнерусское гостеприимство, продолжает звучать в современной культуре.