Фамилия Кастюнина — женская форма фамилии Кастюнин, которая образована по древнейшей восточнославянской модели с суффиксом -ин. Этот суффикс указывает на принадлежность: Кастюнин буквально означает «сын Кастюни» или «человек из рода Кастюни». Основа фамилии — прозвище или неканоническое имя Кастюня, которое, в свою очередь, восходит к глаголу «кастить» — в русских говорах это значило «пачкать, марать, делать гадость». В словаре Владимира Даля «кастить» имеет также значение «бранить, поносить». Таким образом, Кастюня — это, скорее всего, прозвище человека с неопрятным видом, сквернослова или того, кто досаждал окружающим.

Интересно, что корень «каст-» в некоторых диалектах мог быть вариантом слова «кост-» (кость). В таком случае Кастюня — это человек костлявый, худой. Однако версия с глаголом «кастить» выглядит более убедительной, поскольку слово «касть» (гадость, мерзость) активно употреблялось в северных и сибирских говорах, и фамилии с таким корнем встречаются в Вологодской, Архангельской и Кировской областях. Географическая привязка к Северу России — одна из деталей, которая редко всплывает в типовых описаниях этой фамилии.

Редкость фамилии объясняется неблагозвучной основой: прозвища с негативным оттенком давали реже, чем нейтральные или хвалебные. Тем не менее в крестьянской среде такие прозвища не считались обидными — они описывали реальную черту человека. Предки носителей фамилии Кастюнина, вероятно, были крестьянами или посадскими людьми Русского Севера. Фамилия не была дворянской и не попала в родословные книги, поэтому её носители — потомки простых людей, которым дали меткое бытовое прозвище ещё в XVI–XVII веках.