Фамилия Антониадий — редкий случай в русском ономастиконе, и её происхождение напрямую связано с греческим влиянием. Это не типичная славянская фамилия на -ов, -ин или -ский, а искусственная книжная форма, образованная по греческой модели. Основа — крестильное имя Антоний (от лат. Antonius, предположительно «вступающий в бой» или «цветок»). К имени добавили греческий суффикс -иад- (греч. -ιαδης), который в античной традиции означал принадлежность к роду или происхождение от кого-то: например, «Антониадис» буквально — «сын Антония», «из рода Антониев».

В русскую среду такие фамилии попали в основном через духовное сословие. В XVIII–XIX веках семинаристам и выпускникам духовных академий при поступлении или окончании учёбы часто давали «благозвучные» фамилии греческого или латинского образца. Антониадий — типичная семинарская фамилия, которую могли присвоить ученику, носившему имя Антон или Антоний, чтобы выделить его среди однокурсников с фамилией Антонов. Такая практика была распространена в Киевской, Московской и Санкт-Петербургской духовных академиях.

Географически фамилия тяготеет к югу России и Украине, где греческое влияние исторически было сильнее. Встречается также у потомков греческих переселенцев, но в этом случае написание чаще сохраняет исходную форму — Антониадис или Антониади. Русский вариант с окончанием -ий адаптировал фамилию под мужской род именительного падежа, что нехарактерно для греческой грамматики, где -ис — это окончание, а не часть корня.

Других правдоподобных версий нет: связывать Антониадий с тюркскими или финно-угорскими корнями было бы натяжкой из-за чёткой греческой морфологии. Фамилия остаётся малочисленной — её носители в основном потомки священников или учителей духовных училищ, и сегодня она воспринимается как редкий маркер книжного, «учёного» происхождения предка.