Фамилия Вертухов — один из тех случаев, когда прозвище, лёгшее в основу, почти полностью вытеснило своё исходное значение. Сейчас «вертухай» — это жаргонное название тюремного надзирателя, но к происхождению фамилии это имеет лишь косвенное отношение. Корень здесь — «верт-», связанный с вращением, поворотом, быстрым движением. Прозвище Вертух могли дать человеку непоседливому, вертлявому, тому, кто «вертится как юла». В северных и сибирских говорах «вертух» — ещё и порыв ветра, вихрь, что добавляет прозвищу образности: так могли назвать быстрого, порывистого человека.

Словообразовательная модель проста: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?» — сын Вертуха). Это один из самых распространённых патронимических суффиксов в русских фамилиях, типичный для центральных и северных регионов. Если бы прозвище оканчивалось на -а (Вертуха), фамилия звучала бы как Вертухин — но в данном случае закрепился именно вариант Вертухов.

Географически фамилия редкая, но встречается в документах XVII–XVIII веков. Например, в переписных книгах Вятки и Приуралья упоминаются крестьяне с прозвищем Вертух — чаще всего это были государственные или монастырские крестьяне. Никакого отношения к тюремной страже у них не было: само слово «вертухай» в современном значении появилось только в XIX веке, а широко распространилось и вовсе в советское время. Поэтому связывать фамилию Вертухов с уголовным жаргоном — ошибка, хоть и распространённая.

В написании фамилии возможны варианты: Вертухов (основной) и реже Вертуховъ в дореволюционных записях. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Верту́хов. В целом, перед нами типичная прозвищная фамилия, образованная от яркой черты характера или внешности — живого, подвижного, «верткого» человека.