Фамилия Карзухина образована от мужской формы Карзухин, которая относится к типично русским фамилиям с суффиксом -ин. Этот суффикс указывал на принадлежность: Карзухин — сын Карзухи, а Карзуха, в свою очередь, — прозвище или производная форма личного имени.

Основа фамилии — «карз-». Наиболее вероятная версия связывает её с диалектным словом «карза», которое в ряде русских говоров (особенно северных и сибирских) означало «коряга», «сучковатое дерево», «кривой, сухой сук». В переносном смысле «карзой» или «карзухой» могли назвать человека нелюдимого, угловатого, с трудным характером — как сухой корявый сук. Также слово «карзать» в некоторых говорах значило «рубить, стричь неаккуратно, делать кое-как», что могло дать прозвище нерадивому мастеровому.

Другая гипотеза, менее распространённая, выводит основу из тюркских языков, где «карзы» или «карза» могло означать «жадный», «скупой». Однако для фамилий центральной России такая этимология менее характерна, чем славянская диалектная.

Обращает на себя внимание редкость суффикса -ух- в русских фамилиях. Обычно прозвища на -уха (-ух) давались по яркой внешней или поведенческой черте: «золотуха», «веселуха», «карзуха» — здесь та же модель. Такие фамилии часто закреплялись в среде крестьян и ремесленников, где прозвища были точны и образны.

Географически фамилия Карзухин встречается преимущественно в Поволжье и на Урале, что совпадает с зоной бытования говоров со словом «карза». Социальный состав носителей, судя по архивным данным XIX века, — в основном государственные крестьяне и мещане. Дворянских родов с этой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её народное, прозвищное происхождение.

Таким образом, предок носителей фамилии Карзухин, скорее всего, получил прозвище Карзуха за внешнюю корявость, угловатость или небрежность в работе — и это прозвище, минуя крестильное имя, стало родовым.