Фамилия Кастрыгин — яркий пример того, как прозвище, данное по внешности или поведению, закрепилось в родовом имени. В её основе лежит диалектное слово «кастрыга» — так в некоторых русских говорах называли худого, долговязого или нескладного человека, а также того, кто «кастрыжит», то есть сорит, разбрасывает вещи или делает всё небрежно. Смысловая параллель прослеживается с глаголом «кострыжить» (стричь наспех, неровно) и существительным «костеря» (бранчливый человек). Таким образом, прозвище Кастрыга могло достаться либо внешне несуразному, либо неряшливому, либо сварливому предку.

Модель образования фамилии проста и распространена: основа «Кастрыг-» плюс патронимический суффикс «-ин», указывающий на принадлежность («чей?» — Кастрыгин, то есть сын или потомок Кастрыги). В отличие от фамилий на «-ов», которые чаще образовывались от имён или прозвищ на твёрдый согласный, суффикс «-ин» характерен для основ на «-а» или «-я». В северных и центральных губерниях России такие фамилии встречаются чаще, чем в южных.

Важно не путать Кастрыгина с похожими фамилиями Кострыгин или Кастравецкий. Первая восходит к тому же корню «костерь» (отходы льна, сор), но с другим чередованием гласных; вторая — к топониму. Фамилия Кастрыгин — более редкая, и её написание с буквой «а» в первом слоге может указывать на региональную особенность произношения (аканье), когда исходное «кострыга» закрепилось в документах как «кастрыга». Сведений о массовом дворянском или крестьянском происхождении Кастрыгиных нет — это, скорее всего, фамилия, возникшая в среде крестьян или посадских людей, где прозвища были особенно живучи.