Фамилия Антонюв — редкий случай, когда написание говорит о происхождении больше, чем корень. Основа здесь очевидна: крестильное имя Антоний (в просторечии Антон) из латинского Antonius. Но суффикс -юв выдаёт в фамилии не великорусскую, а западнославянскую или украинскую огласовку, адаптированную под русское окончание.

В польском и украинском языках отчества и фамилии от имён на -ий часто образуются через -юк, -юв: Антонюк, Антонюв. Форма Антонюв — это, скорее всего, полонизированный вариант, который при переносе в русскую среду (например, после разделов Речи Посполитой) получил типичное русское окончание -ов. Иными словами, первоначально фамилия звучала как Антонюв (без -ов), но при записи в метрики или ревизские сказки её «обрусели», прибавив суффикс принадлежности.

Вероятнее всего, предок носителя этой фамилии происходил с территории современной Западной Украины, Беларуси или восточных воеводств Польши. Там фамилии на -юв / -юк фиксировали прямую родственную связь: «Антонюв» означало «сын Антона» или «человек из рода Антона». В XIX веке такие фамилии часто встречались среди крестьян и мещан униатского вероисповедания. В отличие от массовых Антоновых, Антонюв сохранил исходную диалектную форму, что делает его локальным маркером: по фамилии можно предположить, что предки жили в зоне польского или украинского влияния, но затем оказались в составе Российской империи, где окончание привели к общему знаменателю.

В современной России фамилия встречается единично и почти не имеет «двойников»: однокоренные Антонюк и Антонов куда распространённее. Это не массовая фамилия, а скорее семейное имя, которое несут всего несколько родов, сохранивших память о западнорусском или польском корне.