Фамилия Ломухина — женская форма фамилии Ломухин, а та, в свою очередь, образована от прозвища или мирского имени Ломуха. Основа этого слова — глагол «ломать». В русских говорах «ломухой» могли называть несколько типов людей. Самое очевидное — человека грубого, сильного, который «всё ломает» или работает с ломом как с инструментом. Однако есть и более конкретное значение: в некоторых регионах «ломухой» называли торговца металлоломом или старьёвщика. Это ремесло было распространено в XIX веке: такие люди ходили по деревням, скупали сломанные орудия, утварь и перепродавали их на переплавку. Прозвище могло закрепиться и за тем, кто сам ломал, добывал камень или руду в карьере.

Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: Ломухин — это «сын Ломухи» или «человек из семьи Ломухи». Модель образования типична для северных и центральных областей России, где фамилии на -ин широко распространены. В отличие от более южных фамилий на -ов, этот суффикс чаще встречается в Новгородской, Псковской, Вологодской и соседних губерниях. Географически фамилия Ломухин (и Ломухина) нередка в Вологодской области и на Урале — регионах, где добыча руды, кузнечное дело и сбор металлолома были частью повседневного быта.

Встречается и менее вероятная версия: от диалектного слова «ломуха» в значении «ломоть», «кусок» — так могли прозвать крупного, полного человека. Но в ономастике первичным чаще оказывается ремесло или характер, а не внешность, поэтому версия с ломом и металлоломом выглядит убедительнее.

Однокоренные фамилии — Ломов, Ломакин, Ломтев — все они отталкиваются от той же идеи «ломать», но каждая сужает значение: Ломов — от «лом» как инструмент, Ломакин — от «ломака» (упрямец), а Ломухин сохраняет оттенок именно прозвища по занятию или повадке.