Фамилия Агатий — редкий пример того, как одно и то же имя могло возникнуть в двух совершенно разных средах: в крестьянской или городской семье, где ребёнка крестили именем Агатий, и в стенах духовной семинарии, где фамилию нередко придумывали искусственно.

В первом случае основа — церковное мужское имя Агатий, которое пришло из греческого языка и означает «добрый», «хороший». Это имя носили раннехристианские святые, и в святцах оно встречается. От него и образовали фамилию напрямую, без дополнительных суффиксов — по той же модели, что и фамилии Вахрамеев, Парменов, но с окончанием на -ий. Такая форма встречается реже, чем привычные -ов/-ев, но она не единична: например, фамилии Анемподистов, Каллистратов тоже сохраняют исходное окончание имени.

Вторая версия — семинарское происхождение. В среде духовенства фамилии нередко давали по названиям драгоценных и полудрагоценных камней: Алмазов, Аметистов, Яхонтов. Агат — один из таких камней, разновидность халцедона. Название минерала, по античной традиции, связывают с рекой Ахатес на Сицилии, где его добывали. В средневековой Европе агат считался сильным оберегом: защищал от сглаза, ядов, дарил долголетие. Особо ценились чёрные агаты — им приписывали власть над злыми силами. Семинарист, получивший фамилию Агатий, мог таким образом сменить неблагозвучную или неподобающую сану фамилию на благородную, связанную с христианской символикой камня.

Какая из версий вероятнее для конкретной семьи — зависит от региона и сословной истории предков. Если в роду были священнослужители, скорее всего, фамилия семинарская. Если в документах встречаются крестьяне или мещане с этой фамилией — она, вероятнее, от крестильного имени.

География фамилии узкая: носители Агатий встречаются в основном на юге России и в Закавказье, что может указывать на греческие корни имени, но точных данных о времени и месте возникновения фамилии нет — процесс формирования фамилий был долгим, и такие редкие формы могли закрепиться локально.