Фамилия Капилюшин — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не профессия, а, скорее всего, уменьшительно-ласкательная форма крестильного имени. Её ядро — имя Капитон, которое восходит к латинскому capito — «большеголовый». В православных святцах это имя носило несколько раннехристианских мучеников, но в народе оно никогда не было частым, поэтому и фамилий от него немного.

Суффикс -юшин указывает на происхождение от прозвищной или обиходной формы Капилюша. В русской ономастике такие модели с суффиксом -юш- (от -уш-) характерны для северных и центральных говоров: они образовывали ласкательные варианты имён (Капитон → Капилюша, как Иван → Ивалюша). Человек по прозвищу Капилюша — это либо сын Капитона («Капилюшин сын»), либо, что реже, сам носитель прозвища, получивший фамилию по своей уличной кличке.

Версия о связи с украинским или белорусским словом «капілюш» (капюшон, шляпа) менее правдоподобна. Такая основа дала бы фамилию Капилюшев или Капилюш, но не Капилюшин. Фонетически форма с -юш- проще объясняется именно русским суффиксом, а не заимствованным корнем.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским областям и, по данным современных справочников, встречается в Воронежской, Ростовской областях и в Краснодарском крае. Это косвенно подтверждает, что имя Капитон было в ходу в среде крестьян и мещан Черноземья, где редкость имени не мешала образованию фамилии — достаточно было одного Капитона в селе, чтобы его потомки стали Капилюшиными.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Капитонов, Капитошин, Капитошкин — показывает, что Капилюшин стоит особняком: в нём сохранилась редкая народная форма, не закрепившаяся в церковной записи. Это значит, что предок носителя фамилии, скорее всего, не был записан в метриках под полным именем, а в быту звался Капилюшей — и это прозвище перешло в официальную фамилию при её фиксации в XIX веке.