Фамилия Витюшин образована от имени или прозвища Витюша. Это уменьшительно-ласкательная форма от канонического имени Виктор (в переводе с латыни — «победитель»). В русской народной традиции имя Виктор давало целое гнездо производных форм: Витя, Витюня, Витюха, Витюша. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Витюшин буквально означает «сын Витюши» или «человек из семьи Витюши».

Модель образования типична для русских фамилий XVI–XVII веков, когда отчества на -ин закреплялись за потомками. Интересно, что фамилия Витюшин встречается реже, чем более распространённые Викторов или Витюков. Это говорит о том, что её носители, скорее всего, происходят из ограниченного региона — вероятно, из центральных или северных областей России, где форма Витюша была в ходу.

В редких случаях Витюша могло быть не от Виктора, а от других имён, начинающихся на Вит-, например Витольд или Виталий. Но для Виталия типичнее форма Виталя или Виталик, так что версия с Виктором остаётся основной. Социально фамилия не несёт сословной окраски: её могли носить и крестьяне, и мещане, и духовенство — всё зависело от того, кто из Витюш первым получил фамилию.

Если искать однокоренные параллели, то в ономастических справочниках (например, у Б. Унбегауна) встречаются Витюгин, Витюхов, Витюнин — все они образованы от разных уменьшительных форм того же имени. Витюшин стоит в этом ряду как одна из самых «ласковых» версий, с суффиксом -юш-, который в русском языке придаёт имени оттенок нежности.