Фамилия Желтухина — типичная русская фамилия на -ин, образованная от прозвища или нецерковного имени Желтуха. Модель проста: к основе на -а прибавили притяжательный суффикс -ин, означающий «чей?» — то есть сын, потомок Желтухи. Такая схема в русских фамилиях одна из самых распространённых, но Желтухина выделяется необычной основой, вокруг которой сложилось две версии.

Первая версия — профессиональная. Прозвище Желтуха могли дать красильщику, который работал с жёлтой краской: окрашивал ткани, бумагу, пряжу. В ремесленной среде такие именования по цвету были делом обычным — Красильников, Синявин, Белков — и Желтуха стоит в том же ряду. Вторая версия — охранительная, связанная с болезнью желтухой. В народе верили, что если назвать ребёнка «плохим» именем (Желтуха, Хвороба, Гнилозуб), то злые силы не позарятся на него и настоящая болезнь обойдёт стороной. Надеясь вырастить сына здоровым, родители давали ему прозвище Желтуха как оберег. Обе гипотезы имеют право на существование, и без точных сведений о конкретной семье выбрать между ними трудно.

Ономасты обычно склоняются к «ремесленной» трактовке: в словарях русских прозвищ (например, в работах С. Веселовского) цветовые прозвища чаще связаны с внешностью или занятием, а не с болезнями. К тому же фамилия Желтухин встречается в разных регионах России, а не только там, где была распространена желтуха, что косвенно говорит в пользу профессионального корня.

По сословной принадлежности единого правила нет: Желтухины могли быть и крестьянами, и мещанами, и купцами. Фамилия не элитарная, но и не редкая — она фиксируется в документах начиная с XVII века. Потомок человека по прозвищу Желтуха со временем получил фамилию Желтухин, а её носительница сегодня — Желтухина.