Фамилия Атимайкина — женская форма, мужской вариант — Атимайкин. Такие фамилии в русской традиции обычно указывали на принадлежность к отцу или главе семьи: чья? — Атимайкина жена, вдова, дочь. Сама фамилия редкая, в центральных областях России почти не встречается. Основная зона её бытования — Поволжье, особенно Мордовия и прилегающие районы Нижегородской, Пензенской, Ульяновской областей. Именно эта география даёт ключ к разгадке происхождения.

Строение фамилии необычно для великорусского севера или запада. Суффикс -айкин встречается в фамилиях, образованных от имён и прозвищ с конечным -айка: Антипа → Антипайка → Антипайкин, Кирьян → Кирьяйка → Кирьяйкин. Здесь основа — Атимайка. Это, скорее всего, народная, разговорная форма имени Артём (через варианты Артемий, Артёмка, Артёмайка). В мордовской и чувашской среде, где русские имена адаптировали под местную фонетику, «Артём» легко превращался в «Атимай» (с утратой «р» и смягчением). Отсюда — Атимайка, а потом и фамилия.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с тюркским или финно-угорским прозвищем. В языках народов Поволжья есть слово «атима» (с разными значениями — от «отец» до «жеребец»), но убедительных параллелей с фамилией ономастика не даёт. Версия с Артёмом выглядит проще и правдоподобнее: фамилии на -айкин от имён — массовое явление, а Атимайкины — типичные крестьяне из мордовских сёл, где имя Артём было одним из самых распространённых.

Сословно фамилия, скорее всего, крестьянская или однодворческая. В ревизских сказках XIX века по Пензенской губернии встречаются Атимайкины — государственные крестьяне, платившие оброк. Никаких дворянских корней или громких исторических личностей за этой фамилией не значится. Зато она хорошо сохранила следы межэтнического контакта и народной переработки церковного имени — редкий случай, когда по суффиксу и географии можно восстановить, как звучало имя прародителя в живой речи.