Фамилия Натюшина — женская форма, а её исходный мужской вариант — Натюшин. Это фамилия, образованная по самой продуктивной русской модели: от основы, оканчивающейся на согласный, с помощью суффикса -ин. Такие фамилии в большинстве случаев происходят от притяжательного прилагательного и отвечают на вопрос «чей?»: то есть Натюшин — это «сын Натюши» или, реже, «человек из семьи Натюши».

Ключевой вопрос — что за имя или прозвище скрывается за основой «Натюш-». Здесь возможны два основных пути, и оба ведут к разговорным, домашним формам личных имён. Первый и самый вероятный: Натюша — это уменьшительно-ласкательный вариант от имени Наталья. В русской деревне, особенно в северных и центральных губерниях, было принято «укорачивать» полные имена до простых обиходных форм: Наталья превращалась в Натю, Натюшу, Натаху. Так появились фамилии Натин, Натахин и, конечно, Натюшин. В этом случае предок носительницы фамилии был сыном (или, по другой версии, работником) женщины по имени Натюша.

Вторая версия, менее распространённая, но тоже имеющая право на существование: Натюша — это форма от мужского крестильного имени Анатолий. В народной речи Анатолия могли называть Натолей, а оттуда — и Натюшей. Это нехарактерно для центральных областей, но могло встречаться на юге России, где любили «съедать» первые гласные. Если так, то фамилия Натюшин — отчество второго порядка: не «сын Анатолия», а «сын Натюши», то есть внук Анатолия.

Фамилия Натюшина — редкая, её нет в общероссийских списках распространённых фамилий. Встречается она очагово, преимущественно в Поволжье и в некоторых районах Урала. Там, где фамилия бытует, её корень, скорее всего, связан именно с Натальей: в крестьянской среде женские имена-основы для фамилий не редкость, особенно если женщина была вдовой или главой двора. Суффикс -ин в таких случаях не указывает на сословие — Натюшины могли быть и крестьянами, и мещанами, и однодворцами.

С точки зрения орфографии, фамилия устоялась в написании через «ю»: Натюшин, а не Натюшен. Это лишний раз подтверждает, что в основе лежит живое произношение, а не книжная форма имени. Если бы фамилия произошла от официального «Наталья», скорее всего, мы бы видели вариант Натальин или Наташин. Натюшин — это след именно деревенской, устной традиции имяобразования, где имя «обкатывали» до самого простого и короткого звучания.