Фамилия Хворастухина — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти не скрыто за суффиксами. Если убрать окончание -а и суффикс -ин, указывающий на принадлежность («чей?» — сын или дочь Хворастухи), остаётся основа Хворастух. Это слово — производное от глагола «хворать» (болеть, недомогать) с экспрессивным суффиксом -ух, который в русских говорах придавал прозвищу оттенок постоянного признака или склонности. Хворастухом нарекли человека болезненного, часто жалующегося на здоровье, либо, напротив, того, кто лечил — знахаря, костоправа. Вторая версия менее вероятна, но возможна: в диалектах «хвораст» иногда означало хворост, сухие ветки, и прозвище могло относиться к человеку сухощавому, жилистому. Однако звуковой облик слова (с ударным -ух-) сильнее тяготеет к глагольной основе.

Суффикс -ин в фамилии — типичный для северных и центральных областей России, где притяжательные фамилии на -ин образовывались от основ на -а, -я. Форма Хворастухина (женский вариант) указывает, что фамилия сохранилась в неизменном виде у женщин и мужчин, хотя мужская форма — Хворастухин. Географически фамилия встречается точечно: по данным открытых источников, носители сосредоточены в Вологодской, Кировской и Костромской областях — регионах, где диалектное слово «хворать» было особенно употребительно и где прозвища с суффиксом -ух фиксировались ещё в XVII веке.

С точки зрения словообразовательной модели, фамилия Хворастухин стоит в одном ряду с более частыми однокоренными Хворов, Хвориков, Хворых, но выделяется своей разговорной, почти фамильярной окраской. Если Хворов — это формальная фиксация признака, то Хворастухин сохранил живую, сниженную интонацию прозвища. В сословном отношении предки носителя фамилии, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми: прозвища с суффиксом -ух редко встречались у дворян, предпочитавших более «книжные» модели на -ов/-ев.

Написание фамилии устойчиво: через -а- в корне (не «Хворостухин») и с двумя -ух-. Встречающиеся изредка варианты «Хворостухин» выдают влияние литературного произношения, но исторически верной остаётся форма с «а», закреплённая в паспортных записях.