Фамилия Атангулова — женская форма фамилии Атангулов, которая встречается в основном у башкир и татар. Её основа — тюркское составное имя Атангул, что в переводе означает «раб отца» (от «ата» — отец и «кул» — раб, слуга). В мусульманской ономастике компонент «кул» не имел уничижительного смысла, а указывал на смиренность перед Богом или старшими, поэтому такие имена были распространены.

Словообразовательная модель типична для тюркских фамилий, русифицированных при помощи суффикса -ов/-ев. В исходной башкирской или татарской форме фамилия звучала бы как Атангулов (от Атангул + -ов). Окончание -а в женском варианте — стандартный русский грамматический показатель, не меняющий смысла.

Географически фамилия привязана к южному Уралу и Зауралью: чаще всего её носители живут в Башкортостане, Челябинской и Оренбургской областях. Встречается она и в Татарстане, но реже. Это сужает круг возможных предков: скорее всего, это были башкиры-вотчинники или тептяри — сословие, платившее ясак и жившее на башкирских землях.

В русских документах фамилия могла записываться по-разному: Атангулов, Отангулов, Атанкулов. Вариант с буквой «г» в корне — результат оглушения в устной речи, которое потом закрепилось на письме. Если предок был записан как Атанкулов, это указывает на более точную передачу тюркского произношения.

Стоит отметить, что фамилия Атангулова не имеет отношения к русским корням или дворянским родам. Она целиком принадлежит к пласту тюркских фамилий, образованных от личных имён, и её носители — потомки людей, живших в общинно-родовом укладе, где имя Атангул было не редкостью. В современных справочниках фамилию иногда ошибочно связывают с мордовскими языками, но это маловероятно: основа «ата» (отец) и «кул» (раб) — однозначно тюркские.