Фамилия Костыркина образована от прозвища Костырка, и её значение напрямую зависит от того, какое слово легло в основу этого прозвища. Самая вероятная версия связывает прозвище с отходами льна и конопли. В русских говорах «кострой» (или «кострыгой», «кострикой») называли жёсткую, одеревеневшую часть стебля, которая остаётся после трепания и чесания прядильных растений. В этом случае Костырка — прозвище человека, который обрабатывал лён или коноплю, трепал и очищал волокно от костры. Такая работа была распространена в крестьянском хозяйстве, поэтому профессиональное прозвище легко могло закрепиться в роду.

Есть и другие, менее очевидные, объяснения. В тульских говорах глагол «кострить» означал «врать, хвастать», так что Костыркой могли прозвать болтуна или бахвала. Третья версия отсылает к азартным играм: «костырь» — это игрок в кости, а позже и заядлый картёжник. По этой логике, Костырка — человек, который любил играть на деньги. Все три варианта возможны, но самый надёжный и массовый — именно «растительный», связанный с обработкой льна, поскольку такая работа была привычной для тысяч крестьянских семей.

Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: Костыркина — это «дочь или жена Костырки». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ или имён на -а/-я. В мужском варианте фамилия звучит как Костыркин.

Фамилия Костыркина встречается реже, чем однокоренные Костырёв или Костырин. Разница в суффиксах говорит о разных диалектных формах одного и того же прозвища: где-то говорили «костырь», где-то «костырка», и от этих вариантов пошли разные фамильные ветви. Географически фамилия тяготеет к центральным и северным областям России, где лён был основной культурой.