Фамилия Атамян построена по самой распространённой в армянской ономастике модели: основа плюс суффикс -ян. Если у русских фамилии на -ов или -ин часто указывают на принадлежность отцу («чей сын»), то армянский суффикс -ян (в старой орфографии -янц) работает иначе — он означает «из рода такого-то» или «потомок». Так что Атамян — это не «сын Атама», а скорее «человек из дома Атама».

Основа фамилии — имя Атам, которое представляет собой армянскую переработку библейского имени Адам. В армянском языке глухой «т» закономерно вытесняет звонкий «д» в заимствованных словах, поэтому Адам превратился в Атам. Имя это в армянской среде имеет очевидный религиозный подтекст: назвать сына Атамом могли в честь прародителя, и не исключено, что основатель рода был человеком набожным или происходил из семьи, где чтили библейские имена.

Географически фамилия Атамян встречается по всей Армении, но заметно чаще в регионах с исторически сильным влиянием церкви — в Араратской долине и в Сюнике. Это типично восточноармянский вариант. У западных армян (выходцев из Османской империи) чаще встречается форма Атамянц, а Атамян — вариант, закреплённый в современной Республике Армения и среди потомков выходцев из Восточной Армении, включая Нагорный Карабах и южные районы Грузии.

Армянские фамилии не привязаны к сословию: Атамян мог быть и крестьянином, и ремесленником, и священником. Имя Адам не даёт оснований предполагать какую-то определённую профессию — фамилия прямо говорит о том, что родоначальника звали Атам, и это имя, а не прозвище или ремесло, легло в её основу.

В диаспоре, особенно в русскоязычной среде, фамилию иногда записывали как Атамьян (с мягким знаком), но в самой Армении преобладает твёрдое произношение. Встречается и совсем редкий вариант — Атамеан, с буквой «е»; он отражает попытку передать армянское произношение латиницей или кириллицей за пределами исторической родины. Но в русском языке закрепилась форма Атамян.