Фамилия Метлюшкин образована от прозвища или нецерковного имени Метлюшка. В основе лежит слово «метла» — орудие для подметания. Прозвище Метла в старину давали либо человеку высокому и худому (сравнение с длинной палкой метлы), либо тому, кто постоянно «выметался» — суетился, всюду поспевал, был хлопотливым. Суффикс -юшк- в данном случае уменьшительно-ласкательный: Метлюшка — это не просто Метла, а скорее прозвище с оттенком снисходительности или шутки, вроде «метёлочка». Затем к основе добавился типичный русский фамильный суффикс -ин, указывающий на принадлежность: «чей?» — Метлюшкин, то есть сын или потомок Метлюшки.

Фамилия редкая, с ярко выраженной диалектной или просторечной огласовкой. В центральных и северных говорах слово «метла» дало фамилии Метлов, Метёлкин, Метлицкий. Форма на -юшк- характерна для южнорусских областей и, возможно, для белорусского или украинского пограничья, где уменьшительные суффиксы (-юшк-, -юх-) более употребительны в бытовых прозвищах. Встречается также вариант Метлюк — оттуда же, но без суффикса -ин.

Другая, менее вероятная версия возводит фамилию к диалектному слову «метлюг» или «метлика» — так в некоторых регионах называли сорные травы (например, мятлик). Тогда Метлюшкин могло быть прозвищем крестьянина, жившего на пустоши, заросшей бурьяном, или занимавшегося очисткой полей от сорняков. Но связь с «метлой» прямее и проще: прозвища по предметам домашнего обихода — один из самых частых источников русских фамилий.

Сословно фамилия почти наверняка крестьянская. В дворянских родословных книгах Метлюшкины не фиксируются. Встречается фамилия в основном в Тамбовской, Рязанской и Пензенской губерниях, что подтверждает её южнорусское происхождение. Известных исторических деятелей с этой фамилией нет — она осталась в тени, среди мелких землевладельцев и сельских работников.