Фамилия Остромухова — женская форма фамилии Остромухов, и её разбор стоит начать с прозвища, лёгшего в основу. Слово «остромух» в русских говорах не фиксируется как имя нарицательное, но прозвище Острый Мух или Остромух могло сложиться из двух корней: «острый» (в значении «проницательный, бойкий, зоркий») и «муха» (насекомое, а в переносном смысле — назойливый или суетливый человек). Скорее всего, так в народе прозвали человека живого, дотошного, который «как муха вьётся» и всё замечает. Вторая версия, менее правдоподобная, связывает вторую часть с тюркским «муха» (мгла, туман) или с древнерусским «мух» (мех, мохнатый), но для фамилии, образованной по модели «прилагательное + существительное», первая трактовка естественнее и подтверждается логикой русских прозвищ.

Модель образования типична для русских фамилий: прозвище Остромух — суффикс -ов — фамилия Остромухов. Суффикс -ов указывает на принадлежность: «чей?» — сын Остромуха. Такие фамилии в XV–XVII веках получали в основном крестьяне, посадские люди и служилые низы. В дворянской среде эта фамилия не встречается в родословных книгах, что говорит о её простонародном происхождении.

Географически фамилия редкая. По данным современных телефонных справочников и баз, Остромуховы концентрируются в центральных областях России (Тверская, Московская, Ярославская) и на Урале. Встречаемость низкая, что подтверждает: прозвище было нечастым и не превратилось в массовое. Возможно, в одной местности жила семья, которую выделяли по характерной черте — отсюда и фамилия.

Интересная деталь: фамилия Остромухов не связана с «острым умом» напрямую, хотя современное ухо слышит именно так. В старом прозвище «мух» — это не «ум», а насекомое, и смысл был бытовой, а не интеллектуальный. Сравните с фамилиями Остроумов, Остроносов, Островский — в Остромухове исходный образ гораздо конкретнее и грубее, что типично для недворянских прозвищ.