Фамилия Афонасова образована от мужского имени Афанасий, которое в переводе с греческого означает «бессмертие». В основе лежит не церковная, а народная, обиходная форма этого имени — Афонас. Такое упрощение было характерно для повседневной речи: полное имя Афанасий в быту крестьян и горожан часто сокращалось до Афонас, Афоня, Фоня. Именно от просторечного варианта Афонас с помощью патронимического суффикса -ов и возникла фамилия, которая буквально отвечает на вопрос «чей?» — то есть сын или потомок Афонаса.

Модель образования через суффикс -ов типична для русских фамилий, сформировавшихся в среде крестьянства и посадских людей в XVI–XVII веках. Это указывает на то, что основатель рода Афонасовых, скорее всего, был человеком из простого сословия — не дворянином, а крестьянином, ремесленником или служилым человеком по прибору. В документах того времени имя Афонас встречается гораздо чаще, чем полная форма Афанасий, что подтверждает его повсеместную распространённость.

Стоит обратить внимание на написание фамилии с буквой «о» в первом слоге: Афонасова, а не Афанасова. Это не ошибка, а отражение живого произношения — так называемого «аканья», когда безударный звук [а] редуцируется до [ъ] или [о] в некоторых говорах. В письменных источниках XVIII–XIX веков можно встретить оба варианта, но форма Афонасов закрепилась как основная именно в северных и центральных губерниях России, где аканье было менее выражено.

Если сравнивать фамилию с однокоренными, например Афанасьев, Афонин, Фонин, то Афонасова стоит особняком: она сохранила более архаичную основу без суффикса уменьшительности. Это говорит о том, что прозвище Афонас могло быть не просто домашним именем, а официальным, документированным — его давали при крещении или переписи, а не в быту. В этом смысле фамилия Афонасова — редкий пример, когда народная форма имени стала основой для фамилии напрямую, минуя промежуточные уменьшительные варианты.

Географически фамилия тяготеет к центральным областям России, особенно к Рязанской, Тамбовской и Воронежской губерниям, где имя Афанасий было одним из самых популярных в XVIII веке. Встречается она и на Урале, куда переселенцы принесли её в ходе колонизации. Сегодня носители фамилии живут по всей России, но наибольшая концентрация сохраняется в тех же регионах.