Фамилия Комлюхин образована по одной из продуктивных славянских моделей: к основе, в роли которой выступало прозвище или имя, добавлялся суффикс принадлежности -ин. Такие именования широко встречаются у восточных, западных и южных славян. В центре фамилии — корень «Комл-», который требует самого пристального внимания.

Самая вероятная версия связывает основу с диалектным словом «комель» или «комл» — так в русских говорах называют нижнюю, утолщённую часть дерева, прилегающую к корню, а также толстый конец бревна. Прозвище Комлюх могли дать крепкому, коренастому, приземистому человеку — по внешнему сходству с комлем. В этом случае фамилия — типичный пример прозвища по внешности, которое со временем закрепилось за потомками.

Менее распространённая, но не лишённая оснований версия возводит основу к старинному русскому слову «комель» в значении «обрубок, чурбан». Если так, прозвище могло относиться к человеку, занимавшемуся рубкой леса или плотницким делом. Оба варианта укладываются в крестьянский быт центральной и северной России, где фамилии часто возникали из повседневных наблюдений за человеком или его ремеслом.

Суффикс -юх- в основе «Комлюх» — характерная деталь. Это уменьшительная или прозвищная форма, типичная для северных и северо-восточных русских говоров (сравните: «дед» — «дедюха», «толстый» — «толстюха»). Такие образования придавали прозвищу оттенок фамильярности или насмешливой ласки. Форма «Комлюх» могла означать «маленький комель» или же просто «Комель (по прозвищу)» в ласкательной огласовке. Фамилия Комлюхин, таким образом, буквально означает «чей?» — «сын Комлюха» или «потомок человека по прозвищу Комлюх».

Фамилия редкая, её география неширока. Встречается преимущественно в регионах Русского Севера и Поволжья, что косвенно подтверждает диалектное происхождение основы. Никаких документальных свидетельств о принадлежности к дворянству или купечеству нет — это фамилия крестьянского или посадского корня.