Фамилия Костромкин образована с помощью двойного суффикса -к-ин, что сразу бросается в глаза. В русской антропонимии это довольно редкая модель: сначала к основе добавляется суффикс -к(а) (часто с уменьшительно-уничижительным оттенком), а затем уже от этой производной формы — притяжательный суффикс -ин. То есть сначала возникло прозвище или некалендарное имя Кострома, затем — Костромака или Костромка, а от него — Костромкин. Такая цепочка характерна для северных и центральных регионов России, где любили «наращивать» суффиксы для экспрессии.

Сама основа — Кострома — многозначна. В первую очередь на ум приходит город Кострома, но фамилия к нему прямого отношения не имеет: жителя Костромы назвали бы Костромитиным или Костромским. Скорее всего, это древнерусское нецерковное имя Кострома, которое давали по языческому славянскому божеству, олицетворявшему плодородие и весеннее возрождение. В некоторых диалектах «кострома» означала «чучело, соломенная кукла», которую сжигали на Масленицу — отсюда могло пойти прозвище для человека с неопрятным или растрёпанным видом. Ещё одно значение — «ворс, щетина, мякина» (кострома на льне), так могли назвать жесткого, колючего по характеру человека.

Двойной суффикс -к-ин часто указывает на то, что фамилия закрепилась в среде крестьян или посадских людей, а не дворянства. В документах XVII–XVIII веков такие формы встречаются в переписных книгах Вятки, Пермской губернии и Поморья. Например, в писцовых книгах по Устюгу Великому упоминаются крестьяне с прозвищами от «костромы». Вероятно, предки Костромкиных были либо землепашцами, либо ремесленниками, получившими фамилию по уличному прозвищу главы семьи.

Фамилия нечастотная и компактная: по данным современных справочников, основные очаги Костромкиных — Костромская, Кировская и Вологодская области. Встречается она и в Сибири, куда переселенцы из северных губерний увозили свои фамилии в XIX веке. Известных носителей с этой фамилией в истории не зафиксировано, что лишний раз подтверждает её сугубо народное, «земляное» происхождение.