Фамилия Гостюшкин образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей — от имени или прозвища через суффикс -ин. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей сын?» — Гостюшкин, то есть сын Гостюшки. Основа здесь — некалендарное имя или прозвище Гостюшка.

Корень «гост-» в древнерусском языке связан с понятием «гость». Но в словообразовании личных имён этот корень имел два разных значения. Первое — прямое: гость как приезжий, чужеземец, купец. Второе — более древнее и, вероятно, исходное для многих имён: гость означал «знатный человек», «чужеземец-торговец», а в некоторых диалектах — даже «друг» или «свой». В дохристианской Руси были широко распространены имена с корнем «гост-»: Гостята, Гостило, Гостомысл. Они не были прозвищами, а считались полноценными личными именами.

Гостюшка — это уменьшительно-ласкательная форма от одного из таких имён, скорее всего от Гостята или Гостило. В древнерусских берестяных грамотах и летописях встречаются подобные формы: Гостюха, Гостюня. Суффикс -ушк- (в варианте -юшк-) придавал имени оттенок ласки или принадлежности к младшему поколению. Таким образом, Гостюшкин буквально означает «внук (или сын) маленького Гости».

Версия о происхождении от прозвища «гостюшка» (постоянный гость, захожий человек) менее вероятна, хотя полностью не исключена. В русских говорах слово «гостюшка» как нарицательное не фиксируется — это всегда именная форма. Поэтому надёжнее считать фамилию патронимической, восходящей к древнему славянскому имени.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России. В переписных книгах XVII века и в более поздних метрических записях Гостюшкины встречаются в Вологодской, Костромской и Вятской губерниях. Это согласуется с ареалом бытования древних имён на «гост-»: именно в новгородских и суздальских землях такие имена держались дольше всего, в то время как на юге и западе Руси их раньше вытеснили христианские календарные имена.

Стоит отметить, что фамилия сохранила архаичную форму без перехода «г» в «ж» (сравните: Гостин — Гостинкин, но не Гостижкин). Это говорит о том, что основа Гостюшка не воспринималась носителями как производная от «гостить» с чередованием согласных, а осознавалась как цельное личное имя.