Фамилия Митрюхина образована от имени Митрюха — так в старину могли звать человека с именем Митрофан или Дмитрий. Точных данных о том, какое именно имя легло в основу, нет, но лингвисты чаще склоняются к первому варианту. Имя Митрофан пришло из греческого языка и переводится как «слава матери» или, по другой трактовке, «найденный матерью». Вторая версия связывает Митрюху с именем Дмитрий, что в переводе с греческого означает «принадлежащий Деметре», богине плодородия. Обе гипотезы имеют право на существование, но форма Митрюха фонетически ближе к Митрофану: уменьшительные варианты от Дмитрия в народной среде чаще звучали как Митя, Митюха, Митяй.

Сама фамилия построена по простой и распространённой модели: к основе Митрюх- добавили суффикс -ин, который указывает на принадлежность. Буквально Митрюхина означает «дочь или жена Митрюхи». Такая форма типична для русских фамилий, которые закреплялись в семьях крестьян и посадских людей с XVI–XVII веков. Суффикс -ин использовали, когда основа оканчивалась на гласный или мягкий согласный, и он встречается реже, чем -ов/-ев, но тоже очень широко.

Скорее всего, основатель рода Митрюхиных был человеком из простого сословия. Фамилии на -ин в массе своей возникали в среде крестьян, ремесленников и мелких служилых людей, а не в аристократических кругах, где предпочитали формы на -ский или -ов. Прозвище Митрюха, а затем и фамилия, закрепились за потомками человека, которого так звали в быту, — без намёка на знатность или особый статус.

Интересно, что фамилия сохранила именно женскую форму — Митрюхина. В русской традиции такая форма закрепилась за женщинами, но в документах и переписях она часто фигурирует как основная, если речь идёт о женщине — носительнице фамилии. Мужской вариант — Митрюхин — встречается чаще, но оба они восходят к одному корню и несут ту же смысловую нагрузку.

В написании фамилии нет редких букв или необычных сочетаний, но именно это делает её типичным примером русской фамилии, рождённой из живого народного имени. Она не связана с географией или ремеслом, а целиком опирается на личное имя предка, что роднит её с тысячами других фамилий, но при этом сохраняет узнаваемость благодаря редкому корню Митрюх-.