Фамилия Паксюткина — женская форма, а мужская, Паксюткин, образована от прозвища или мирского имени Паксютка. Чтобы понять её корни, стоит разобрать необычную основу «Пакс-», которая встречается в русских фамилиях гораздо реже, чем привычные Иванов или Кузнецов.

Скорее всего, в основе лежит крестильное имя Пакс или его производные. Это имя могло быть сокращением от редких канонических имён, например, от Пахомий (в просторечии Пахом) или от Паисий. В русской народной традиции имена часто усекали и добавляли уменьшительно-ласкательные суффиксы: Пахом → Пах → Паксюта → Паксютка. Суффикс -ют- (как в именах Митютка, Васютка) указывает на ласкательное или бытовое обращение. Другая, менее вероятная версия — связь с греческим словом «пакс» (мир), но для русской ономастики это нехарактерно, и в словарях фамилий такая гипотеза не подтверждена.

Суффикс -ин в фамилии Паксюткин типичен для северных и центральных областей России: он обозначает принадлежность («чей?» — сын Паксютки). То есть предок носителя фамилии был известен в своей общине как Паксютка — возможно, низкорослый, юркий человек или просто обладатель необычного имени. Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская, закрепившаяся в XV–XVII веках в среде посадских людей или сельских жителей.

География фамилии сегодня размыта, но наибольшая концентрация носителей (включая вариант Паксюткин) фиксируется в Поволжье, особенно в Ульяновской и Самарской областях, а также в некоторых районах Сибири, куда переселенцы уходили в XIX веке. В дореволюционных метрических книгах Паксюткины встречаются в Симбирской губернии.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Паксин, Паксов, Паксютин, — то Паксюткина стоит особняком из-за двойного уменьшительного суффикса (-ют- + -к-), что делает её редкой и указывает на очень личное, почти семейное прозвище пращура. В официальных документах XIX века такую фамилию могли записать по-разному: Паксюткин, Паксюткина, а иногда и Паксюткиных, если речь шла о целой семье.