Фамилия Атаулины (в мужском варианте — Атаулин) в своей основе имеет арабское мужское имя Атаулла, которое переводится как «дар Аллаха». Имя это было распространено в среде тюркских народов, принявших ислам, и родители, называя так сына, подчёркивали религиозную традицию и надежду на то, что ребёнок вырастет достойным мусульманином. От этого имени через привычную для русского языка модель с суффиксом -ин и образовалась фамилия: Атаулла → Атаулин (чьих? — потомков Атауллы).

Исторически фамилии с такой основой часто связывают с выходцами из Золотой Орды, печенегами или половцами, чьи имена и прозвища в XV–XVII веках проникали в русскую среду. В те времена многие нерусские по происхождению люди, в том числе служилые татары и представители ордынской знати, входили в состав русского дворянства. Их имена, адаптированные русским языком, давали начало фамилиям, которые сегодня воспринимаются как исконные. Так что Атаулины вполне могли принадлежать к старинному роду, ведущему начало от тюркского родоначальника, принявшего православие или сохранившего мусульманскую веру.

Словообразовательный разбор здесь простой и прозрачный: основа Атаул- (от Атаулла с усечением конечного -а) плюс типичный русский патронимический суффикс -ин, указывающий на принадлежность к роду. Такая модель характерна для фамилий, возникших от имён на -а, -я (ср. Ильин, Никитин, Гаврилин). Встречается и вариант Атаулов — с суффиксом -ов, что говорит о параллельном бытовании разных форм, но Атаулин встречается чаще.

Географически фамилия тяготеет к регионам с исторически сильным татарским и башкирским влиянием: Поволжье, Урал, отчасти южные области России. Встречается она нечасто, что делает её носителей носителями довольно редкого родового имени, сохранившего прямую связь с восточной антропонимической традицией.