Фамилия Остюкова — женская форма фамилии Остюков, которая образована от мужского прозвища или имени Остюк. В основе, скорее всего, лежит слово «ость» — так в старину называли тонкую, колючую часть колоса злаков, а также щетину, иглу или шип. Человек с прозвищем Остюк мог быть колким на язык, язвительным, либо, наоборот, худым и «колючим» на вид. Менее вероятна связь с диалектным «остюк» — так в некоторых говорах называли остаток, обломок или даже упрямого человека.

Модель образования простая: суффикс -юк в русских фамилиях часто указывает на принадлежность к определённому типу людей по характерной черте или занятию (сравните: Костюк, Петрюк). Со временем к этому прозвищу добавился типичный фамильный суффикс -ов, который указывает на принадлежность: «сын Остюка». Женская форма Остюкова закрепилась в официальных документах по правилам грамматики.

География фамилии тяготеет к южнорусским и украинским областям, где суффикс -юк особенно распространён. Встречается она и в донских казачьих родах, что неудивительно: прозвища, связанные с отвлечёнными или неодушевлёнными предметами, там давали охотно. В словарях Б. Унбегана и В. Никонова фамилия не фигурирует как широко известная, что говорит о её локальном бытовании и относительной редкости.

Интересная деталь: в дореволюционных метрических книгах можно встретить вариант написания «Остюкова» с двумя «с» — «Остюкова»? Нет, это ошибка. А вот написание через «я» — «Остякова» — встречается в некоторых переписях, что связано с местным произношением («остюк» звучало как «остяк»). Это не отдельная фамилия, а фонетический вариант, который мог закрепиться в разных ветвях одного рода.

Таким образом, предок-носитель прозвища Остюк, вероятно, был заметен своим характером или внешностью, а его потомки, разойдясь по деревням, сохранили это имя в фамилии.