Основой фамилии Митрюхина послужило имя Митрюха. По одной из гипотез, имя Митрюха образовано от крестильного имени Митрофан, которое в переводе с греческого означает «слава матери», «найденный матерью». Согласно другой версии, имя Митрюха является производной формой от канонического мужского имени Дмитрий. Оно имеет греческое происхождение и переводится как «принадлежащий Деметре». Скорее всего, основатель рода Митрюхиных был человеком из простого сословия. Таким образом, потомок человека, обладающего именем Митрюха, со временем получил фамилию Митрюхина.