Фамилия Валюхов образована от мирского имени или прозвища Валюха. Чаще всего за этим стоит краткая форма крестильного имени Валентин (от латинского valens — «быть здоровым, сильным»). Имена на -юха были распространены в русской деревне: так же, как Петюха от Пётр, Митюха от Дмитрий, Валюха — естественная обиходная форма для Валентина.

Суффикс -юха придавал имени оттенок просторечной ласки, но в фамилии закрепился как основа. Дальше сработала стандартная модель русских фамилий: к основе Валюх- добавили патронимический суффикс -ов, и получилось «Валюхов» — буквально «сын Валюхи».

Менее распространённая, но возможная версия связывает прозвище Валюха с родом занятий. В южных и центральных говорах «валить» означало рубить лес. Соответственно, Валюхой могли прозвать лесоруба или дровосека. Однако в ономастических работах (например, у Б. Унбегауна) акцент делается на происхождение от личного имени, а не от профессии, поэтому первая версия выглядит убедительнее.

Фамилия редкая. По географии бытования чаще встречается в Псковской и Тверской областях, а также на Урале — в тех регионах, где была сильна традиция обиходных имён на -юха и где фамилии закрепились в крестьянской среде.

С точки зрения словообразования фамилия простая и прозрачная: суффикс -ов указывает на принадлежность, а основа не вызывает споров. Однокоренные фамилии — Валюхин, Валюшев, Валюх — образованы по той же схеме, но с разными суффиксами.