Фамилия Ахтонова — редкий случай, когда географическая привязка оказывается надёжнее морфологического разбора. Основа «Ахтон» не встречается в древнерусских именах, прозвищах или мирских именах, зато уверенно указывает на топоним: это выходец из эстонского города Ахтме (Ahtme) или из деревни Ахтонен в Финляндии. В дореволюционных метриках фамилия почти не фиксируется, а её носители в основном сосредоточены в северо-западных губерниях — Петербургской, Выборгской, Эстляндской.

Суффикс -ов, а не -ев или -ин, тут не случаен. Если бы фамилию образовали от эстонской или финской основы напрямую, ожидался бы суффикс -ев (как в фамилиях типа Ханнеев, Куусев) или вовсе бессуффиксная форма. Ахтонова же оформлена по полной русской модели, что говорит о крещении или обрусении рода: предок, скорее всего, был прибалтийским крестьянином или мещанином, который при переходе в православие или при записи в ревизские сказки получил фамилию по месту прежнего жительства.

Вторая версия, хотя и менее вероятная, допускает связь с карельским именем Ахто (Ahto) — в карельской мифологии так звали морского духа, бога рыболовства. Имя это изредка давали мальчикам в северных приходах Олонецкой губернии. Тогда Ахтонова — отчество по отцу Ахто, то есть «жена или дочь Ахто». Но против этого говорит редкость самого имени: в метрических книгах XIX века оно почти не встречается, а фамилия Ахтонов (мужская форма) не зафиксирована в списках однодворцев и крестьян центральной России.

По сословной принадлежности — почти наверняка крестьянский или мещанский род. Дворянских родов Ахтоновых нет ни в Общем гербовнике, ни в родословных книгах. Если искать аналогии, то фамилия стоит в одном ряду с Пярновыми, Ревельскими, Выборгскими — все они образованы от названий городов и местечек Прибалтики и Финляндии, и все указывают на миграцию XVIII–XIX веков.

В современной России фамилия встречается точечно: единичные случаи в Ленинградской, Псковской областях и в Карелии. За рубежом — в Финляндии и Эстонии, где сохранилась как Ahtonova или Ahtonen. Написание с «о» на конце (Ахтонова, а не Ахтонева) закрепилось, вероятно, из-за канцелярской записи: чиновник на слух записал основу как «Ахтон», а не «Ахтонен», и добавил стандартное русское окончание.