Фамилия Атауллова не укладывается в привычную славянскую модель «отчество + суффикс»: её основа — арабское мужское имя Атаулла, что означает «дар Аллаха» (от слов «ата» — дар и «Аллах» — Бог). В тюрко-татарской среде, особенно у мусульман Поволжья и Средней Азии, это имя было распространено как личное, состоящее из двух корней, соединённых в одно слово.

Словообразовательная модель проста, но неочевидна для русского глаза: фамилия образована добавлением русского патронимического суффикса -ов к имени Атаулла, а затем к основе Атауллов добавлен типично женский суффикс -а. То есть Атауллова — это «дочь или жена Атауллы». В русской паспортной традиции женская форма закрепилась именно так, хотя в документах мужская фамилия Атауллов фиксировалась как отчество: «сын Атауллы».

Географически фамилия встречается чаще всего в Татарстане и Башкортостане, а также среди татарских и башкирских общин в других регионах России. Встречается она и в Средней Азии, особенно у узбеков и таджиков, где имя Атаулла тоже было популярно. В русской среде она редка — это маркер национальной и религиозной принадлежности предков.

В арабском языке имя может записываться и как Атауллах, с двойным «л» на конце, но в тюркской огласовке оно часто упрощалось до Атаулла — в фамилии закрепился именно этот вариант. Споров о происхождении почти нет: корень прозрачный, а суффикс — стандартный для русифицированных тюркских фамилий. Единственный нюанс — путаница с похожей фамилией Атауллина, где суффикс -ин указывает на иное окончание основы (имя Атаулла + -ин, что тоже возможно, но менее типично для татарских фамилий).

Таким образом, предки носительницы фамилии Атауллова, скорее всего, были мусульманами, говорившими на одном из тюркских языков, и носили имя Атаулла, которое впоследствии стало родовым прозвищем и закрепилось в документах в русифицированной форме.