Фамилия Костючкова в своей основе восходит к мужскому имени или прозвищу Костючко. Чаще всего так называли человека, носившего имя Константин (в переводе с греческого — «стойкий, постоянный»). Имя Константин дало множество народных и уменьшительных форм: Костя, Костюк, Костюня, Костюха, Костюша, Костюшко и, наконец, Костючко. Суффикс -к- в данном случае указывает на уменьшительно-ласкательное значение.

Однако есть и вторая, менее очевидная версия. Прозвище Костючко могли дать человеку за внешность — от слова «кость». Так могли прозвать очень худого, костлявого человека. В этом случае фамилия образована не от крестильного имени, а от бытового прозвища, описывающего внешнюю примету предка.

Сама фамилия Костючкова — это форма женского рода, а её основа — мужская фамилия Костючков. Она образовалась по типичной русской модели: к основе Костючко добавили притяжательный суффикс -ов (со значением «чей?» — сын Костючко). Такая модель — одна из самых распространённых в русской ономастике.

Интересно, что фамилия Костючков (и её женский вариант) встречается преимущественно в южных и западных регионах России, а также на Украине, что связано с распространением уменьшительной формы Костючко именно в этих говорах. В центральных областях чаще использовали форму Костюков или Костин. Таким образом, фамилия Костючкова — это редкий случай, когда исходное имя сохранилось в своей локальной, диалектной огласовке.