Фамилия Антонелис сразу выдаёт носителя: её греческое или итальяно-греческое происхождение слышно в окончании. В русском контексте она редка и почти всегда указывает на греческие корни, особенно у выходцев из Причерноморья или юга Российской империи. Основа фамилии — имя Антоний (греч. Antonios, лат. Antonius), которое через византийскую традицию стало одним из самых распространённых в православном мире. Суффикс «-елис» (греч. -έλλης) — типичный патронимический формант, означающий «сын» или «принадлежащий». По той же модели построены фамилии Папагеоргиу, Канеллис или Пападопулос. Значит, Антонелис — это «сын Антония» или «маленький Антоний». В русской передаче закрепилось окончание «-ис», хотя в оригинале фамилия могла звучать как «Антонэллис» или «Антонеллис».

Географически фамилия тяготеет к Понту, Малой Азии, островам Эгейского моря, а также к греческим диаспорам в Одессе, Мариуполе и Новороссийске. В России и Украине носители Антонелис — потомки греческих переселенцев XVIII–XIX веков. В самой Греции фамилия встречается, но не входит в число массовых. Словообразовательная модель — патронимическая, без русского суффикса «-ов» или «-ин». Фамилия сохранила первоначальную форму при переходе в русскую среду, а не была русифицирована. Социальный статус предков мог быть разным: от крестьян и ремесленников до торговцев и священников, так как имя Антоний в православии почитается (святой Антоний Великий). Единственная деталь, которая выделяет Антонелис среди десятков греческих фамилий на «-ис», — её относительная редкость. На фоне массовых Пападопулосов или Николаидисов Антонелис звучит более камерно и локально, чаще привязана к конкретному роду из определённого села или города.