Фамилия Атамеева — женская форма, её мужской вариант Атамеев. Она построена по самой распространённой в русском языке модели: основа на -а плюс суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких согласных и шипящих). Это типичная патронимическая фамилия, то есть указывающая на отца: Атамеев означает «сын Атамея».

Главный вопрос — что скрывается за именем Атамей. Самая вероятная версия: это народная, диалектная форма канонического имени Адам. В русских говорах имя Адам нередко видоизменялось: возникали варианты Адамей, Атамай, Атамей. Такая адаптация характерна для северных и среднерусских говоров, где звук «д» перед гласным мог заменяться на «т» (явление, известное как оглушение или ассимиляция). Таким образом, Атамей — это просторечный вариант имени Адам, а Атамеев — «внук» или «сын» человека по имени Атамей.

Есть и более редкая, но лингвистически возможная версия: связь с тюркским словом «ата» — отец, предок. В таком случае Атамей могло быть прозвищем уважаемого человека, главы рода. Однако для фамилии, закрепившейся в русской среде (суффикс -ев однозначно указывает на русскую словообразовательную модель), версия от имени Адам выглядит убедительнее. Тюркские корни не исключены, если носители фамилии происходят из регионов с татарским или башкирским населением, но тогда фамилия должна была пройти стадию русификации — то есть тюркское прозвище сначала адаптировали в русскую форму Атамей, а затем добавили русский суффикс.

Фамилия редкая, в открытых источниках не встречается среди известных исторических деятелей. По географии бытования можно предположить, что её носители сосредоточены в Поволжье или на юге России — там, где пересекались русские и тюркские антропонимические традиции. Точных данных о распространении нет, но сама фамилия — хороший пример того, как просторечное имя, пройдя через диалектную обработку, закрепилось в фамильном прозвании.