Фамилия Атмажова — женская форма, а её основа, мужская фамилия Атмажов, встречается редко и почти не описана в справочниках. Это как раз тот случай, когда фамилия говорит сама за себя, если присмотреться к её корню и суффиксу. Скорее всего, она образована от прозвища или имени Атмаж, которое могло быть вариантом тюркского имени Атмас или Атмаш. В тюркских языках корень «ат» означает «лошадь», «конь», а суффикс может указывать на действие или свойство: например, «атмас» — «не стреляющий» или «тот, кто не бьёт», но в контексте коневодства скорее «конный», «всадник». Однако есть и другая, более прозрачная версия: фамилия могла возникнуть от русского слова «атмаж» — диалектного названия армяка (верхней крестьянской одежды) или даже от «отмаж» (смазка, мазь). В этом случае предок был портным, скорняком или, скажем, смазчиком колёс.

Суффикс «-ов» указывает на стандартную русскую патронимическую модель: Атмажов — сын Атмажа. Женская форма Атмажова появилась как естественное производное, когда женщину называли по мужу или отцу. Географически фамилия тяготеет к южнорусским регионам, особенно к Ростовской области, Краснодарскому краю и Ставрополью, где исторически смешивались русское, украинское и тюркское население. Встречается она и в Калмыкии — там тюркские корни особенно естественны.

Если опираться на работы Б. Унбегауна и В. Никонова, то фамилии на «-ов» от основ, не зафиксированных в святцах, почти всегда указывают на прозвищное происхождение. Атмажов не исключение: это не крестильное имя, а бытовое, уличное. Важно и то, что в фамилии нет суффикса «-ин» (который давал бы основу на «-а» или «-я»), а есть именно «-ов», что говорит о мужской основе на твёрдый согласный. Редкость фамилии — скорее плюс для поиска: все Атмажовы, скорее всего, имеют общего предка в пределах нескольких поколений, и географическая привязка сужает круг поиска до двух-трёх областей.