Фамилия Настюхина звучит на слух как уменьшительно-ласкательная, и это верное впечатление. В её основе лежит не женское имя Настя, а мужское личное имя Настюха — просторечная, домашняя форма от Анастасий. В русской традиции имя Анастасий (греч. «воскресший») было редким, но вполне каноническим, а его производные вроде Настюха, Настёнка или Настя бытовали в крестьянской и мещанской среде.

Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: Настюхина буквально значит «дочь или жена Настюхи». Такая модель типична для северных и центральных областей России, где отчества и прозвища на -ин образовывали фамилии чаще, чем на юге. Сравните с однокоренными Настюков, Настюшин — все они восходят к одному корню, но различаются суффиксами, которые в разных говорах по-разному оформляли одно и то же прозвище.

Менее вероятна, но возможна связь с диалектным словом «настюха» — так в некоторых говорах называли наст, твёрдую снежную корку, или же нерасторопного, «застывшего» человека. Однако основная версия остаётся антропонимической: предок носительницы фамилии был человеком по имени Настюха. Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская, и в дореволюционных переписях её носители встречаются в основном в Тверской, Ярославской и Вологодской губерниях — там, где имя Анастасий было хоть и нечастым, но устойчивым.

Сегодня фамилия Настюхина — редкая, сконцентрирована в центральной России. Её написание с окончанием -а, а не -ов, подсказывает, что перед нами форма женского рода: так в документах фиксировали женщин или детей по отцу. Если искать корни, стоит обратить внимание на метрические книги конца XIX века в тех регионах, где имя Анастасий ещё не вытеснила массовая Анастасия.