Фамилия Атауллаханова — женская форма фамилии Атауллаханов, которая образована от арабского составного имени Атауллахан. Это имя, в свою очередь, складывается из трёх компонентов: «Ата» (дар, подарок), «Улла» (Аллах, Бог) и «Хан» (титул правителя, повелителя). Буквально имя означает «дар Аллаха-хана» или «подаренный Богом властитель». Имя Атаулла (или Атауллах) встречается у многих тюркских и кавказских народов, а добавление «хан» усиливает социальный статус и указывает на знатное происхождение или высокое положение рода.

Словообразовательная модель фамилии проста: к основе Атауллахан прибавляется русский патронимический суффикс -ов, а затем — женское окончание -а. Такое оформление типично для фамилий народов, долгое время входивших в состав Российской империи и получивших фамилии по русскому образцу в XIX–XX веках. Фамилия Атауллаханова — одна из редких, её носительницы сосредоточены главным образом в регионах с мусульманским населением: в Татарстане, Башкортостане, Чечне, Дагестане, а также среди татарской и башкирской диаспоры в Средней Азии.

В отличие от многих фамилий, образованных от ремёсел или прозвищ, Атауллаханова напрямую связана с именем, которое давали ребёнку с надеждой на божественное покровительство и будущую власть. Это имя нередко встречалось в среде духовенства и местной знати, но не было монополизировано одним сословием — его могли носить и уважаемые старейшины, и простые верующие. Фамилия не имеет вариантов написания, за исключением возможной путаницы с Атауллаева или Атауллаханов, но последняя форма — мужская, а женская строго закреплена за окончанием -а.

В ономастических трудах фамилия Атауллаханов (и её женская форма) не получила отдельного разбора, но её структура типична для пласта фамилий, которые Б. Унбегаун в своих работах относил к «восточным» — образованным от арабо-персидских и тюркских имён с суффиксами -ов/-ев. Такие фамилии, как Атауллаханов, стоят в одном ряду с Абдуллахановым, Нурмухаммедовым, Исмаиловым, но отличаются редким сочетанием «Ата» + «Улла» + «Хан», что делает их почти уникальными.