Фамилия Атаулова — женская форма от Атаулов, а та, в свою очередь, восходит к мужскому личному имени Атаулла. Это имя тюркско-арабского происхождения, сложенное из двух частей: «ата» (отец, предок) и «улла» (араб. Аллах, Бог). В буквальном переводе Атаулла означает «отец (дарованный) Аллахом» или «предок Божий». Такие теофорные имена (содержащие имя Бога) широко распространены в мусульманской культуре, особенно у татар, башкир и народов Кавказа. Фамилия образована по русской патронимической модели: к основе Атаул- добавили суффикс -ов (в мужском роде) и окончание -а (в женском). Это типичный случай, когда русский суффикс присоединился к нерусскому имени, что часто происходило в XIX — начале XX века при оформлении фамилий у крещёных или просто учтённых в переписях тюркских народов.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с тюркским словом «атау» (называть, именовать) или «атаулы» (именной, титулованный). В этом случае фамилия могла указывать на человека, получившего прозвище за громкое имя или звание, но такая гипотеза слабее, так как имя Атаулла документально зафиксировано в мусульманских родословных.

Географически фамилия Атаулова встречается преимущественно в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях — регионах с традиционно сильным татарским и башкирским населением. Встречаемость невысокая, что говорит о сравнительно позднем закреплении или локальном бытовании.

По социальному происхождению носители фамилии, скорее всего, относились к крестьянам или мещанам — в дворянских и купеческих родах такие «переходные» фамилии с русским суффиксом от арабского имени встречаются реже, там чаще сохраняли исходную форму имени без суффикса (например, Атаулла). Таким образом, Атаулова — это фамилия, которая буквально «переводит» личное имя в наследственное семейное обозначение, сохранив корни из арабо-тюркской ономастики.