Фамилия Варнухова — женская форма, а её мужской вариант Варнухов образован по самой распространённой в русском языке модели: от прозвища или имени, оканчивающегося на твёрдый согласный, с помощью суффикса -ов. Вопрос в том, что легло в основу — редкое каноническое имя или забытое мирское прозвище.

Корень «Варн-» в русском именослове чаще всего связывают с крестильным именем Варнава. Это имя древнееврейского происхождения, в переводе означающее «сын утешения». Полные формы — Варнава, Варнавий — в повседневной речи на Руси сокращали до Варня, Варна, отсюда и возникли фамилии Варнавин, Варнаков, Варнухин. Варнухов мог появиться из того же гнезда: суффикс -ух- в прозвищах (Варнух) — характерный признак народной, разговорной переработки имени, примерно как Антон → Антонух, Иван → Иванюха. В таком случае Варнухов — «внук Варнуха», то есть потомок человека, которого в быту звали уменьшительно-пренебрежительно от Варнавы.

Однако есть и альтернативная версия, более прозаичная. В южнорусских и украинских говорах «варнуха» или «варнух» могло означать человека сварливого, ворчливого, постоянно бранящегося. Слово родственно глаголу «ворчать» (чередование корней вар-/вор-). Если это так, то фамилия пошла не от церковного имени, а от уличного прозвища, данного за характер. Оба объяснения имеют право на жизнь, но первое (от Варнавы) кажется более вероятным: прозвища на -ух чаще образуются именно от личных имён, а не от нарицательных прилагательных.

География фамилии подсказывает, что встречается она не повсеместно, а сгустками — в Поволжье и на Урале. Это зона позднего заселения, куда в XVII–XVIII веках переселялись крестьяне и служилые люди из центральных областей. Среди них и были Варнуховы — вероятно, потомки того самого Варнуха, сына Варнавы.

Сословно носители фамилии в основном принадлежали к крестьянству и мещанству. Дворянских родов с такой фамилией история не зафиксировала — это «простая» русская фамилия, возникшая в народной среде и сохранившая в своей основе живой говор и обиходное имя.