Фамилия Антонышевы образована от имени собственного, но её словообразовательная модель заслуживает отдельного внимания. Основой послужило церковное имя Антоний (в бытовой форме Антон), которое в переводе с греческого означает «вступать в бой, состязаться». Однако в фамилию легла не стандартная уменьшительная форма Антоша, а более редкая — Антоныш. Суффикс -ыш в русских именах и прозвищах часто придавал оттенок ласкательности или, наоборот, указывал на молодость носителя (сравните: малыш, глупыш). Таким образом, Антоныш — это «маленький Антон» или «Антон-сын».

Фамилия образована по классической патронимической модели: к основе Антоныш- добавился суффикс принадлежности -ев, указывающий на «сына Антоныша». В отличие от массовых фамилий на -ов/-ев от полных форм имени (Антонов), вариант Антонышев встречается значительно реже. Это позволяет предположить, что фамилия могла закрепиться в конкретной местности или даже в одном роду, где прозвищная форма Антоныш передавалась по наследству как внутрисемейное именование.

О точном месте и времени возникновения фамилии говорить сложно: процесс формирования русских фамилий шёл несколько столетий, и такие редкие варианты могли появиться как в центральных областях, так и на окраинах Московского государства. Сравнение с однокоренными фамилиями (Антонов, Антонцев, Антоничев) показывает, что Антонышевы стоят особняком — их фамилия сохранила уникальную промежуточную форму имени, которая почти не встречается в письменных источниках. Эта фамилия — не просто указание на предка по имени Антон, а свидетельство того, что в роду когда-то жил человек, которого в быту звали не иначе как Антоныш.