Фамилия Атаманцев — один из характерных примеров того, как казачья терминология закрепилась в русских родовых именах. Её основа — прозвище или мирское имя Атаманец, которое, в свою очередь, образовано от слова «атаман». В XVI–XVII веках так называли не только выборного главу казачьего войска или старшину артели, но и просто бойкого, властного человека, которому дали прозвище за стать или характер.

Словообразовательная модель здесь двойная. Сначала к корню «атаман» добавили суффикс -ец, который в древнерусском языке указывал на принадлежность или происхождение: Атаманец — это либо сын атамана, либо человек из его окружения, либо тот, кто сам носил соответствующее прозвище. Затем, по типичной для служилых людей и казачества модели, к основе на -ец присоединили патронимический суффикс -ов. Так и получилась фамилия Атаманцев — буквально «сын Атаманца». Аналогично возникли фамилии Есаулов, Сотников, Полковников: все они отсылают к военным или административным чинам, но не всегда означают, что предок реально занимал эту должность.

Б. Унбегаун в «Русских фамилиях» относит такие образования к «вторичным»: прозвище с суффиксом -ец сначала бытовало само по себе, а затем, когда потребовалось закрепить его за родом, обрастало окончанием -ов/-ев. Это значит, что носитель фамилии Атаманцев мог быть потомком человека, которого в документах записали как Атаманца, — не обязательно атамана по должности, но, возможно, заметного, лихого казака.

География фамилии подтверждает её происхождение. Атаманцевы традиционно встречаются на юге России, особенно в Ростовской и Волгоградской областях — на землях Войска Донского, где атаманская терминология была повседневной. Написание устойчивое: через «а» в корне и с окончанием -цев. Вариант Атаманцов встречается реже и объясняется диалектной или канцелярской заменой «е» на «о» под ударением — явление, обычное для южнорусских говоров.