Фамилия Пестроухова и её мужской вариант Пестроухов — редкий случай, когда прозвище разбирается почти буквально. В основе лежит сочетание «пёстрый» и «ухо». Скорее всего, так в старину называли человека с заметной особенностью ушной раковины: необычной формой, родимым пятном или шрамом на ухе. В крестьянской среде, где прозвища давали метко и наглядно, «Пестроух» звучало не обиднее, чем «Беляк» или «Кривонос», — просто констатация внешней приметы.

Суффикс -ов указывает на типичную модель русской фамилии: Пестроух → Пестроухов, то есть «сын Пестроуха» или «из семьи Пестроуха». Фамилия закрепилась в северных и центральных губерниях России, где прозвища с корнем «пёстрый» (Пестряк, Пеструхин) встречались чаще, чем на юге. Встречается написание через «а» — Пестраухов, но это уже диалектный или канцелярский вариант: в некоторых говорах «пёстрый» произносили как «пестрой», а в документах могли записать на слух.

Есть и вторая, менее вероятная версия: от слова «пестрядь» — грубая пёстрая ткань. Тогда Пестроухов мог быть прозвищем ткача или торговца такой материей, а «ухо» здесь — либо искажённое «уха» (ухаживание за тканью?), либо случайное созвучие. Но первое объяснение — по внешнему признаку — проще и правдоподобнее: в ономастике известны десятки фамилий от частей тела (Носов, Глазунов, Щекин), и Пестроухов встаёт в тот же ряд.

Фамилия недворянская, типично крестьянская или мещанская. В дореволюционных переписях носители встречаются в Вологодской, Костромской и Пермской губерниях. Сейчас Пестроуховых немного, но фамилия устойчиво сохраняется, не переходя в разряд исчезающих.