Фамилия Вторушина — женская форма фамилии Вторушин, которую образовали от ласкательного варианта мирского имени Второй. В старину на Руси было принято называть детей по порядку их появления на свет: Первой, Второй, Третьяк, Пятак, Осьмой, Десятой. Имя Второй давали второму ребёнку в семье, а Вторуша — его уменьшительно-ласкательная форма, как, например, Первуша от Первой или Третьяк от Третьего.

Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: Вторушин буквально значит «сын Вторуши» или «из рода Вторуши». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на -а или -я. Поскольку Вторуша — имя нецерковное, его носители в большинстве своём относились к крестьянскому или посадскому сословию, где мирские имена держались дольше, чем у знати.

Фамилия Вторушин встречается в основном в центральных и северных областях России — в документах XVII–XVIII веков её фиксируют в Вятке, Пермской губернии и на Русском Севере. Вторушиных можно найти в переписях крестьян Архангельской и Вологодской губерний, что подтверждает северное происхождение фамилии. В отличие от более распространённых «порядковых» фамилий вроде Третьяков или Шестаков, Вторушин сохранил редкую уменьшительную основу, а не полную форму имени. Спорных версий у этой фамилии нет: большинство ономастов (в частности, Б. Унбегаун в «Русских фамилиях») относят её к группе имён-числительных, а ласкательный суффикс -уш- указывает на бытовое, семейное происхождение прозвища.