Фамилия Костяхина происходит от мужского имени Константин, которое в переводе с греческого означает «стойкий, постоянный». В основу фамилии легла просторечная форма этого имени — Костяха. Такие формы были распространены в рабочей и крестьянской среде, где полные имена часто заменяли более короткими и обиходными вариантами.

Словообразовательная модель фамилии — суффикс -ин, один из самых распространённых в русской ономастике. Он указывает на принадлежность: Костяхина буквально означает «дочь (или жена) Костяхи». В историческом контексте фамилии на -ин чаще всего получали крестьяне и мещане, в отличие от дворянских фамилий на -ов/-ев, хотя строгого разграничения не было.

Интересно, что форма Костяха — не единственный просторечный вариант имени Константин. Были и другие: Костяша, Костеша, Костюха. Фамилия Костяхина отличается от них именно суффиксом -ах-, который придаёт основе более разговорный, даже фамильярный оттенок. В некоторых говорах такая форма могла закрепиться как прозвище — возможно, для человека упрямого или, наоборот, слишком покладистого, но точных сведений об этом нет.

Географически фамилия Костяхина встречается преимущественно в центральных и северных регионах России, что типично для фамилий на -ин. Встречается она и в форме Костяхин — без окончания женского рода, но обе вариации восходят к одному корню.

В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные формы (Костяха, Костяша) упоминаются как характерные для неофициального именования, что подтверждает народное происхождение фамилии. Никаких документальных упоминаний о знатном или купеческом происхождении Костяхиных нет, поэтому наиболее вероятно, что предки носителя этой фамилии были крестьянами или ремесленниками.