Фамилия Антосиев образована от народной формы крестильного имени Антоний — Антосий. Само имя Антоний, по наиболее распространённой версии, восходит к греческому слову «антео», что значит «вступать в бой, состязаться». Однако в русской бытовой среде это книжное значение не играло роли: имя давали в честь святого, а не по смыслу. В данном случае речь идёт об Антонии Великом, который принял постриг в пустынном ските и прожил там около двадцати лет. Народная форма Антосий возникла в результате упрощения: окончание -ий заменили на более привычное -ий/-ос, что типично для разговорной речи.

Фамилия строится по стандартной патронимической модели: к основе Антоси- добавляется суффикс -ев, указывающий на принадлежность («сын Антосия»). Важно, что суффикс -ев, а не -ов, — это не ошибка, а следствие того, что основа оканчивается на мягкий согласный. Такие фамилии встречаются реже, чем на -ов, и часто указывают на южнорусское или украинское происхождение, где мягкие окончания были распространены шире.

По сословной принадлежности носителей фамилии судить сложно: Антосиевы могли быть и крестьянами, и духовенством, и мещанами. Среди однокоренных фамилий — Антонов, Антошин, Антонцев — Антосиев выделяется именно редкостью суффиксальной формы. Если встретили эту фамилию, скорее всего, её корни — в среде, где имя Антоний бытовало в просторечной версии, без книжного «исправления» на полную форму.