Фамилия Костюхов образована от имени или прозвища Костюх. В основе лежит имя Константин, а точнее — его народная форма Костя с суффиксом -юх. Суффикс -юх в русских именах и прозвищах имел уменьшительно-ласкательное, а порой и фамильярное значение: так могли называть младшего или просто близкого человека (ср. Петруха, Ванюха). Таким образом, Костюх — это «маленький Костя» или «Костя-приятель». Фамилия образована по стандартной патронимической модели: чей? — Костюхов, то есть сын или потомок Костюха.

Менее вероятно, но возможно, что в основе лежит прозвище Костюх от слова «костить» (ругать, бранить) или от диалектного «костюха» — так в некоторых говорах называли костлявого, худого человека. Однако первая версия, от имени Константин, гораздо естественнее: в русской ономастике масса фамилий на -юхов (Петюхов, Ванюхов, Сенюхов), и все они восходят к кратким формам крестильных имён.

Фамилия Костюхов не относится к числу аристократических или дворянских — это типичная крестьянская или мещанская фамилия, распространённая в центральных и южных областях России, а также в Белоруссии и на Украине (где может писаться как Костюхів или Костюхов). Судя по географии, предки носителя фамилии были скорее всего земледельцами или ремесленниками, а фамилия закрепилась за ними в XVII–XIX веках, когда крестьянам массово давали фамилии по имени отца.

Интересная деталь: в некоторых переписях XIX века встречается вариант написания с одной «с» — Костюхов, что указывает на произношение без удвоения, но в современной норме закрепилось написание через «о» после «х». Родственные фамилии — Костюков, Костюшин, Костюченко — имеют ту же основу, но разные суффиксы, что говорит о региональных особенностях словообразования.