Фамилия Антонинов происходит от крестильного имени Антоний (в его более редкой форме Антонин). В переводе с греческого это имя означает «вступающий в бой» или «состязающийся». Фамилия образована по типичной русской модели с суффиксом -ов, который указывает на принадлежность: Антонинов — это буквально «сын Антонина» или «потомок Антонина».

Интересная деталь: в основе лежит не самая распространённая форма имени. Если от канонического Антоний пошли массовые фамилии Антонов, Антошин, Антоненков, то Антонинов встречается заметно реже. Эта фамилия — «второй ряд» от того же корня, что делает её более узнаваемой и отличает от десятков тысяч однотипных Антоновых.

Социальный контекст: в XIX веке фамилии на -ов обычно получали крестьяне и мещане, но форма Антонинов могла возникнуть и в среде духовенства. Семинаристам нередко давали фамилии, образованные от имён святых в более торжественной или латинской форме (Антонин — римское родовое имя). Поэтому предок-носитель фамилии мог быть как крестьянином, носившим имя Антонин в быту, так и выходцем из церковной среды, которому «удлинили» фамилию для благозвучия.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным губерниям России, но точных данных о её концентрации нет — она всегда оставалась редкой. В советских справочниках по ономастике (например, у Б. Унбегауна) Антонинов не выделяется отдельно, а упоминается в ряду производных от Антоний, что подтверждает её вторичный, но самостоятельный характер.