Фамилия Витюгина — одна из тех, где за простым звучанием скрывается спор о происхождении. Основная и самая вероятная версия связывает её с мужским крестильным именем Виктор. В переводе с латинского Victor означает «победитель», а в русской народной среде имя обросло множеством уменьшительных и просторечных форм. Одна из них — Витюга — и легла в основу фамилии. Святой покровитель имени — мученик Виктор Дамасский, почитаемый в православии. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Витюгин, то есть сын или потомок Витюги. Такая модель образования типична для русских фамилий, возникших в среде крестьян и посадских людей.

Есть и вторая, менее вероятная гипотеза: фамилия Витюгина могла возникнуть как вариант фамилии Битюгина. В её основе лежит прозвище Битюга, восходящее к слову «битюг». В старину так называли крепкого, плотного, здорового человека — то есть прозвище отражало особенности внешности или физической силы предка. Само слово «битюг» предположительно происходит от древнетюркского bituk — «рослый, крепкий». Замена начальной буквы «б» на «в» могла произойти из-за разночтений в написании, особенно при переходе из кириллицы в латиницу или обратно, либо из-за особенностей местного произношения.

Однако гипотеза о связи с именем Виктор выглядит убедительнее: она проще объясняет словообразовательную цепочку, не требуя дополнительных допущений о замене звуков. К тому же имя Виктор было широко распространено, а его производные формы — Витя, Витюха, Витюга — фиксируются в документах XVII–XVIII веков. Так что, скорее всего, первый носитель фамилии был просто Витюгой — в крестьянском или мещанском быту так могли называть человека по имени Виктор.