Фамилия Котюхов — одна из тех, где за привычным окончанием скрывается неочевидная основа. На первый взгляд кажется, что корень здесь «кот», но суффикс -юх- подсказывает иную историю. В русском языке суффикс -юх- часто встречается в прозвищах и некалендарных именах: Батюх, Дядюх, Костюх. Он придаёт слову оттенок просторечности или уменьшительности, но не ласкательности, а скорее обиходности. Значит, Котюх — это прозвище человека, которого так окрестили за сходство с котом или за кошачьи повадки: хитрость, ловкость, любовь к теплу и сну. В некоторых говорах «котюх» могло означать и неопрятного, лохматого человека — того, кто напоминает взъерошенного кота.

Фамилия образована по стандартной модели: прозвище Котюх плюс притяжательный суффикс -ов, то есть «сын Котюха» или «из рода Котюха». Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Котю́хов. Это отличает её от фамилий с корнем «кот» и суффиксом -ов, где ударение обычно на первом слоге (Ко́тов). Такая акцентная особенность подтверждает, что основа — не «кот», а именно «Котюх».

Географически фамилия Котюхов встречается в основном в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской, Курской и Белгородской землях, а также среди казачества. Это указывает на возможную связь с южнорусскими говорами, где суффикс -юх- был более употребителен. В дореволюционных документах фамилия могла записываться как Котюхов, Котюховъ, реже Котюховский — последнее встречается у выходцев из духовного сословия, но для основной массы носителей это однозначно крестьянская или казачья фамилия.

Редкий суффикс и отсутствие распространённости в других славянских языках говорят о том, что фамилия Котюхов — чисто русская, сформировавшаяся в среде простого народа. Никакой связи с тюркскими или финно-угорскими корнями здесь нет, несмотря на созвучие с некоторыми фамилиями на -юк. Прозвище Котюх могло быть и ироничным: в некоторых регионах «котюхой» называли не только кота, но и неуклюжего, медлительного человека — как кот, который «сам себе на уме». Так что предки носителей этой фамилии могли быть людьми заметными в своей деревне, с яркой внешностью или характером, которые не остались без меткого народного прозвища.