Фамилия Наталюхин — редкий пример того, как народная речь перекроила полное церковное имя в фамилию с необычным суффиксом. В основе лежит крестильное имя Наталий (мужская форма от Наталия, от латинского «natalis» — «родной», «рождественский»). В русском быту имя встречалось редко, чаще в монашеской среде, но давало несколько производных форм.

Ключевая особенность — суффикс -юхин. В русской фамильной модели это не стандартный -ов/-ев или -ин, а редкий вариант, характерный для северных и центральных говоров. Суффикс -юх(а) образовывал прозвища с оттенком просторечия или уменьшительности: Наталюха — «Наталий, наш Наталий». От такого прозвища и пошла фамилия. Похожая модель встречается у фамилий типа Костюхин (от Константин) или Митюхин (от Дмитрий), но Наталюхин стоит особняком из-за редкости самого имени.

Вторая версия, менее правдоподобная, связывает основу с украинским или белорусским произношением имени Наталья. Там форма «Наталюха» могла быть шутливым обращением к женщине, но тогда фамилия образовывалась бы скорее как Натальин или Наталюк. Склоняемся к версии с мужским именем: фамилия патронимическая, то есть отвечает на вопрос «чей сын?» — сын Наталюхи.

Географически фамилия тяготеет к западнорусским и поволжским областям, где такие суффиксы встречаются чаще. В дореволюционных переписях носители могли быть крестьянами или мещанами — фамилия не дворянская, без суффикса -ский. В современной России фамилия остаётся редкой, её носители в основном сосредоточены в центральных регионах и на Урале.

Так что Наталюхин — не про «Наташу», а про редкое мужское имя Наталий, которое в народе превратилось в ласковое прозвище, а потом закрепилось в фамилии с уникальным суффиксом.