Фамилия Натющин — редкий пример, где исходное слово почти стёрлось, а суффикс сохранил подсказку. Основа здесь — «Натющ-», и почти наверняка это искажённое или диалектное произношение имени Наталья. В русских говорах, особенно северных и сибирских, имя Наталья в бытовой речи сокращали до «Натя», а ласкательная форма «Натюша» давала «Натющ-» с характерным цокающим или шепелявым оттенком. Суффикс «-ин» указывает на принадлежность: Натющин — «чей?» — сын или потомок Натюши, то есть Натальи.

Модель образования типична для фамилий от женских имён, что встречается реже, чем от мужских. Обычно такие фамилии давали, если женщина была главой семьи (вдова, солдатка) или если ребёнок рос без отца и его записывали по матери. В переписных книгах XVII–XVIII веков можно встретить варианты «Натюшин», «Натюшкин» — Натющин, вероятно, фонетический вариант, закрепившийся в конкретной местности.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северо-западным областям России, где имя Наталья было особенно популярно. Встречается она редко, и в дореволюционных списках чаще всего фиксируется среди крестьян и мещан — дворянских родов с такой фамилией не известно. Поскольку прозвище или имя «Натюща» не фиксируется как самостоятельное, версия с иноязычным корнем (например, из тюркских языков) маловероятна: для таких основ суффикс «-ин» нетипичен, а звуковой ряд не даёт убедительных параллелей.

Таким образом, Натющин — фамилия, которая ведёт родословную от женщины по имени Наталья, скорее всего, в её уменьшительной форме. Это простой, но небанальный случай, когда за необычным написанием стоит обычное русское имя, прошедшее через живую речь и местный говор.