Фамилия Внюшкина — редкий случай, где прозвище-основа почти полностью стёрло своё первоначальное значение. На первый взгляд корень «внюш-» вызывает ассоциацию с глаголом «внюхаться» (привыкнуть к запаху, принюхаться), но в основе фамилии лежит не действие, а имя или прозвище.

Скорее всего, в основе лежит неканоническое имя Внюх или прозвище Внюх, которое в диалектах могло означать «тот, кто всё вынюхивает, любопытный, проныра». Такие прозвища нередко давали людям с острым чутьём или, наоборот, назойливым. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Внюшкина — «дочь/жена Внюшки», где Внюшка — уменьшительно-ласкательная или уничижительная форма от Внюх. Модель образования типична для северных и центральных областей России: от прозвища на -а/-я образовывали фамилию с суффиксом -ин.

В ономастических справочниках (например, в работах Б. Унбегана) фамилии с корнем «внюх» не упоминаются — это указывает на её локальный и редкий характер. Скорее всего, фамилия возникла в одной из северных губерний, где сохранялись архаичные прозвища, не попавшие в общерусские списки. Второй, менее вероятный вариант — искажение фамилии Внюшкин от диалектного «внюшка» (вид рыбы или мелкий предмет), но такая версия не имеет подтверждений в лексикографии.

Написание с двумя «н» («Внюшкина») — орфографическая норма, хотя в документах XIX века могла встречаться форма «Внюшкинъ» с твёрдым знаком на конце. Сегодня фамилия встречается крайне редко, в основном в записях метрических книг XIX века по Вологодской и Архангельской губерниям.