Фамилия Мастюкина образована от прозвища Мастюка, которое легло в основу фамилии по модели с суффиксом -ин. Этот суффикс в русской ономастике указывает на принадлежность: Мастюкин буквально означает «сын Мастюки» или «человек из рода Мастюки». Такая модель типична для фамилий, возникших в северных и центральных русских землях, где притяжательные формы на -ин широко использовались наряду с более распространёнными -ов/-ев.

Прозвище Мастюка имеет несколько версий происхождения. Наиболее вероятная связывает его с нарицательным «мастюк» — «мастер», то есть ремесленник, человек, владеющий каким-либо ремеслом или рукоделием. Так могли назвать искусного в своём деле человека: плотника, кузнеца, портного или другого умельца, чьё мастерство выделяло его среди односельчан. Профессиональные прозвища часто закреплялись за родом и переходили в фамилии, поэтому версия о ремесленной основе выглядит наиболее правдоподобной.

Другая гипотеза возводит прозвище к прилагательному «масенький» — «малый, маленький». В этом случае прозвище Мастюка отражало бы внешность носителя — невысокий рост или юный возраст. Такая версия имеет право на существование, но менее убедительна: уменьшительные формы обычно образовывались от личных имён, а не от прилагательных напрямую.

Третья версия связывает прозвище со словом «маститый» — «почтенный, заслуживший признание долголетней деятельностью». Если следовать ей, Мастюкой называли мудрого и уважаемого человека, возможно, старшего в роду или общине. Однако фонетический переход от «маститый» к «мастюка» менее естественен, чем прямое образование от «мастер».

Прозвище Мастюка, какая бы версия ни оказалась верной, закрепилось за человеком как наиболее употребительное именование, а со временем дало начало фамилии. Потомки того, кого звали Мастюкой, стали носить фамилию Мастюкины. Фамилия сохранила память о предке: либо об умелом ремесленнике, чьи руки знали дело, либо о человеке, чья внешность или возраст послужили поводом для прозвища. Сегодня фамилия Мастюкина встречается преимущественно в русских регионах, и её носители могут проследить связь с профессиональными прозвищами, которые были широко распространены в допетровской Руси, когда фамилии только начинали закрепляться за крестьянскими и посадскими родами.