Фамилия Атанасий — редкий случай, когда фамилия совпадает с полной формой календарного имени, а не с производной от него. В русской традиции фамилии на -ий обычно образовывались от прилагательных (Толстой, Благовещенский) или от названий церковных праздников (Рождественский, Успенский). Атанасий же — это прямая фиксация имени Афанасий в его книжном, грецизированном написании через начальное «Ат-» и конечное «-ий». Такая орфография характерна для церковнославянской традиции, где имя мученика Афанасия писали именно как Атанасий.

Вероятнее всего, фамилия возникла в среде духовенства или в семьях, где имя отца было строго записано в метрических книгах в полной, а не в обиходной форме (Афоня, Фаня, Афанас). В крестьянской среде такие «длинные» фамилии встречались реже — там преобладали формы на -ов/-ев (Афанасьев). Атанасий могла закрепиться за семьями, где отец носил редкое для данной местности произношение имени, либо за выходцами из южнорусских или украинских регионов, где было заметно влияние греческой письменности через Киевскую духовную академию.

Географически фамилия единична и не имеет массового распространения. В дореволюционных справочниках она почти не фиксируется, что говорит о её позднем оформлении или о том, что носители меняли написание на более привычное Афанасьев. По сути, Атанасий — это фамилия-исключение, которая сохранила для нас ту форму имени, которая в быту почти исчезла, но осталась в святцах.