Фамилия Атлесов — редкая и довольно прозрачная по происхождению, хотя её носители наверняка сталкивались с вопросами «откуда корни?» и «не татарская ли?». Скорее всего, она образована от имени или прозвища Атлес. Само слово «атлас» в русский язык пришло из арабского (через тюркское посредство) и означает шёлковую гладкую ткань. Но в фамилии, скорее всего, закрепилось не ткацкое ремесло, а личное прозвище. Атласом на Руси могли назвать человека, который носил одежду из этой дорогой ткани (значит, был зажиточным или щеголем), либо, наоборот, торговца тканями.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: «чей?» — Атлесов, то есть сын или потомок Атлеса. Форма Атлес, а не Атлас, может быть диалектным или просторечным вариантом произношения: в русских говорах нередко путали безударные «а» и «о», а в некоторых регионах «аканье» переходило в написание. Не исключено, что первоначально фамилия писалась через «а» — Атласов, но со временем закрепилась в нынешнем виде. Встречается и вариант Атласов (например, знаменитый землепроходец Владимир Атласов, первооткрыватель Камчатки), но Атлесов — самостоятельная, хоть и менее распространённая ветвь.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России, но точных данных о гнезде нет. Сословно предки могли быть как крестьянами (прозвище давалось по внешнему признаку или занятию), так и купцами или служилыми людьми. Тюркская версия (от имени Атлас, которое встречается у татар и башкир) маловероятна: в этом случае фамилия звучала бы как Атласов или Атласин, а суффикс -ов у тюркских фамилий встречается, но реже, чем у русских. Так что Атлесов — фамилия русского словообразовательного типа, основанная на прозвище, связанном с тканью.