Фамилия Афонасов образована от народной формы крестильного имени Афанасий. В переводе с греческого Афанасий означает «бессмертие» — имя давали в надежде на долгую жизнь и здоровье ребёнка. В быту полное церковное имя часто заменяли более короткими и удобными вариантами: Афоня, Афонас, Фоня. Именно от просторечной формы Афонас и пошла фамилия Афонасов.

Модель образования здесь классическая: к основе Афонас добавили суффикс -ов, который в русских фамилиях указывал на принадлежность — буквально «сын Афонаса» или «из семьи Афонаса». Такой способ типичен для фамилий, возникших в среде крестьян и посадских людей, где имя отца становилось родовым прозванием.

Интересно, что написание через «о» в первом слоге — Афонасов — закрепилось в разговорной и письменной традиции, хотя церковная форма имени требовала бы «а»: Афанасов. В XVII–XIX веках, когда фамилии только оформлялись, грамотность была не всеобщей, и документы часто фиксировали произношение, а не книжную норму. Поэтому обе формы — Афонасов и Афанасов — сосуществуют по сей день, но первая встречается чаще в южнорусских и украинских говорах, где аканье было менее выражено.

Родственные фамилии того же корня — Афонин, Афонькин, Афанасьев, Фонин. Все они восходят к одному источнику, но различаются суффиксами и степенью переработки исходного имени. Афонасов стоит в этом ряду как один из самых прямых и прозрачных вариантов: он почти не изменил народную форму, лишь прибавил фамильный суффикс.

Кем могли быть предки носителей этой фамилии? Скорее всего, крестьянами или мещанами, поскольку в дворянской среде чаще употребляли полную церковную форму Афанасий и, соответственно, фамилию Афанасьев. Афонасов — фамилия демократичная, бытовая, без намёка на сословные претензии.