Фамилия Атигаев — это тюркское имя, которое в русской среде получило типичный фамильный суффикс. Основа здесь — мужское имя Атигай (или Атыгай). В разных тюркских языках оно могло означать «жеребенок» (от «ат» — конь) или быть производным от глагола со значением «стрелять», «метать». Имя было звучным и энергичным, его давали мальчикам, от которых ждали силы и ловкости.

Фамилию образовали по самой распространенной в России модели: к основе на согласный прибавили суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких и шипящих). Буквально Атигаев — «сын Атигая», «потомок Атигая». В XVI–XVII веках эта модель закрепилась за русскими фамилиями нерусского происхождения, особенно у служилых татар, башкир и представителей других народов Московского государства.

Географически фамилия чаще всего встречается в Поволжье и на Южном Урале — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области. Это указывает на корни предков из числа казанских или оренбургских татар, а также башкир. В этих регионах имя Атыгай (Атигай) было хорошо известно, а в некоторых диалектах сохранилось и как прозвище.

Если копнуть глубже, имя Атигай может восходить к более древнему антропониму — Атыгай, который встречается в родословных некоторых башкирских племен. В таком случае фамилия несет не просто личное имя, а родовую память о предке-родоначальнике. Встречаются единичные случаи, когда фамилия образована от прозвища Атигай — за характер или внешность (например, за быструю походку или «лошадиную» выносливость), но основная версия — от личного имени.