Фамилия Немухина — женская форма мужской фамилии Немухин, которая образована по простой и ясной модели: от прозвища или мирского имени Немуха с помощью патронимического суффикса -ин. Суффикс указывает на принадлежность: «чей?» — Немухин, то есть сын или потомок Немухи. Окончание -а в женском варианте — стандартное грамматическое изменение по роду.

Ключ к пониманию фамилии — в основе «Немух-». Здесь стоит различать два возможных, но неравнозначных объяснения. Первое, самое правдоподобное и распространённое в русской ономастике, — происхождение от прозвища Немуха, связанного с глаголом «му́хать» (диалектное, означающее «издавать нечленораздельные звуки», «мычать», «бормотать»). С приставкой не- получается «немуха» — человек, который не мычит, не бормочет, то есть молчун или, наоборот, тот, кто говорит невнятно, но не мычит. В говорах слово «немуха» фиксировалось именно в значении «молчаливый, неразговорчивый человек». Такие прозвища по характеру или манере речи давали часто и охотно.

Второе объяснение — от слова «немуха» как варианта названия насекомого (ср. «немуха» — «слепень» в рязанских говорах). Это менее вероятно для прозвища человека, но полностью исключать нельзя: прозвища по названиям мух, комаров и оводов в русской традиции встречаются, хотя и редко.

Фамилия Немухин (и, соответственно, Немухина) — относительно редкая. Она не попала в число массовых дворянских или купеческих фамилий, а бытовала преимущественно в крестьянской и мещанской среде центральных и северных губерний России. Географически её можно встретить в документах по Тверской, Ярославской, Костромской и Вологодской областям — регионах, где особенно активно бытовали прозвища с отрицательной приставкой не- (Некрасов, Неумывакин, Негодяев и т.п.). Эта модель образования фамилий — от прозвища с отрицанием — типична для русского Севера и северо-востока.

Таким образом, предок современных Немухиных, скорее всего, был человеком, получившим в своей среде прозвище Немуха за молчаливость или неразговорчивость. Фамилия сохранила эту бытовую характеристику, превратив её в родовое имя.