Фамилия Милюшин образована от имени Милюша — народной, обиходной формы одного из крестильных имён. Скорее всего, это производное от Емилиан (греч. «льстивый» в смысле «приятный в общении») или от Мелетий (греч. «заботливый»). В русской традиции такие сокращения с суффиксом -юш- были обычны: Емеля давал Емельяна, а Емилиан — Емилю, откуда и Милюша. Менее вероятна, но возможна связь с именем Милий (греч. «яблочный»), хотя оно было редким.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Милюшин буквально значит «сын Милюши» или «человек из дома Милюши». Это типичная модель для русских фамилий на -ин, которые часто возникали на северо-западе и в центре России, где было распространено окончание -ин вместо южнорусского -ов. В документах XVII–XVIII веков фамилия встречается в писцовых книгах Новгородской и Тверской губерний — именно там имя Милюша фиксируется как нередкое.

Интересная деталь: в некоторых говорах слово «милюша» могло иметь и нарицательное значение — так ласково называли милого, любимого человека. Поэтому не исключено, что фамилия возникла не от церковного имени, а напрямую от прозвища Милюша, данного за мягкий характер или за особую привязанность к кому-то. В этом случае фамилия Милюшин — одна из тех, что сохранили в себе не только родство, но и оттенок семейного обращения.

Среди однокоренных фамилий — Милюков, Милютин, Миляев. Все они восходят к той же основе с разными суффиксами. Милюшин стоит в этом ряду особняком: суффикс -уш-/-юш- придаёт форме уменьшительно-ласкательный оттенок, так что исходное прозвище звучало не «Миля» или «Милюк», а именно «Милюша» — как бы «маленький Миля» или «Миленький». Такие фамилии реже встречаются, чем стандартные на -ов, и потому легче узнаются в архивных записях.