Фамилия Косорыгина — женская форма фамилии Косорыгин. В основе лежит прозвище, которое могло относиться к человеку с характерной внешностью или манерой поведения. Первая часть — «косо-», то есть криво, набок, неправильно. Вторая — от глагола «рыгать» или существительного «рыга», которое в русских говорах означало отрыжку, а также могло быть прозвищем крикливого или несдержанного человека. Таким образом, Косорыгин — это «тот, кто рыгает косо, не так, как все», то есть человек с необычной, возможно, вызывающей физиологической особенностью. Прозвища, связанные с физическими действиями, были в ходу в крестьянской среде и не несли резко негативного оттенка — скорее, это была бытовая меткая характеристика.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: основа прозвища плюс суффикс принадлежности -ин. Суффикс указывает на то, что фамилия образована от прозвища, оканчивающегося на -а или -я: Косорыга → Косорыгин. Такая модель преобладала в северных и центральных регионах России, особенно в новгородских и архангельских землях. В южных и западных областях чаще использовали суффикс -ов/-ев, поэтому фамилия Косорыгин географически тяготеет к северу.

Встречается вариант написания с одной «с» — Косарыгин, что тоже возможно: «косая рыга» или, реже, от слова «косарь» (человек, косящий траву) с переосмыслением. Но основной, закреплённый в документах вариант — именно через «о» и двойное «с».

В сословном плане носители фамилии относились к крестьянам и мещанам. В ревизских сказках XIX века Косорыгины встречаются, например, в Вятской губернии и в Пермской губернии. Это были люди, занятые земледелием, ремеслом, иногда — отхожим промыслом. Известных дворянских родов с такой фамилией нет, что подтверждает её народное, прозвищное происхождение.

Сегодня фамилия редкая. По данным современных справочников, Косорыгины живут в основном в Пермском крае, Кировской области, а также в Москве и Санкт-Петербурге (за счёт миграции). Встречаемость невысокая, что делает фамилию легко узнаваемой и не даёт спутать с другими.