Фамилия Атанова отталкивается от тюркского корня «атан» — верблюд. В киргизском и других тюркских языках этим словом называли взрослого верблюда-самца. Отсюда и прозвище, которое легло в основу фамилии: его мог получить погонщик, хозяин каравана или человек, торговавший верблюдами. В степных и полупустынных регионах Центральной Азии верблюд был главным транспортным средством и источником шерсти, молока, мяса — так что прозвище Атан указывало не на случайную черту, а на занятие, кормившее род.

По модели образования фамилия типична для русской ономастики: к основе Атан добавили суффикс -ов (в женском роде — -ова). Так оформляли фамилии от прозвищ и имён в среде, где русский язык соседствовал с тюркскими. Встречается вариант Атанов — без конечного «а», но оба восходят к одному корню. Иногда фамилию путают с более частой Атаманов, но это разные линии: Атаманов связан с казачьим званием, а Атанова — с животным и караванным делом.

Географически фамилия встречается не только в Средней Азии, но и в южных регионах России, где исторически жили тюркоязычные народы или шла активная торговля с ними. Встречается она и среди поволжских татар, башкир, казахов. Точное место возникновения рода назвать сложно: фамилии такого типа фиксировались поздно, в XIX веке, когда крестьянам и кочевникам начали массово присваивать наследственные именования. Но корень «атан» — древний, и прозвище могло передаваться устно задолго до того, как его записали в метрику.

Особенность этой фамилии — однозначная прозрачность: почти всегда она указывает на прямое отношение к верблюдам, а не на какое-то другое значение. В отличие от многих фамилий с тюркскими корнями, здесь почти нет споров о происхождении.