Фамилия Антоночкин образована не от полного крестильного имени, а от его уменьшительно-ласкательной формы — и в этом её главная особенность. В основе лежит имя Антон, восходящее к латинскому родовому имени Antonius (предположительно означавшему «вступающий в бой» или «цветок»). Но Антоночкин — это не «сын Антона», а буквально «сын Антоночки».

Суффикс -ин в таких фамилиях указывает на принадлежность: Антоночкин значило «чей?» — «Антоночкин сын» или «внук Антоночки». Сама форма Антоночка — нестандартный уменьшительный вариант. Обычно от Антона образуют Антошка, Антоня, Тоша. Форма с суффиксом -очк- встречается гораздо реже и несёт оттенок особой ласковости или региональной особенности. Возможно, в некоторых говорах так называли младшего или любимого сына в семье.

Словообразовательная модель здесь двойная: сначала к основе Антон- добавляется уменьшительно-ласкательный суффикс -очк- (как в «лапочка» или «дочка»), затем — фамильный суффикс -ин. Получается редкая цепочка: имя → ласкательная форма → фамилия. Такие фамилии — Антоночкин, Ванечкин, Петенькин — обычно возникали в среде, где ценили домашние, «семейные» прозвища, и закреплялись за крестьянскими или мещанскими родами в XIX веке, когда при переписях неформальное обращение могли записать как официальную фамилию.

Географически фамилия Антоночкин не массовая. Она встречается в основном в центральных и северных областях России, особенно в бывших Владимирской, Костромской и Ярославской губерниях. В этих местах любили «растягивать» имена с помощью суффиксов -очк-/-ечк-, что дало много похожих фамилий: Алёшечкин, Серёжечкин, Митечкин. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) Антоночкин не упоминается отдельно, но сама модель описывается как характерная для «полуимён» — неформальных домашних форм, которые в XIX веке могли стать официальными.

Споров о корне фамилии нет: все версии сходятся на имени Антон. Альтернативная гипотеза о связи с прозвищем Антонок (от «антоновка» — сорт яблок) маловероятна: суффикс -очк- не типичен для прозвищ от названий плодов. Так что предки носителя фамилии Антоночкин скорее всего были крестьянами или мещанами, а в их семье мальчика Антона ласково называли Антоночкой — и это прозвище закрепилось как родовое имя.