Фамилия Атнагулова — женская форма мужской фамилии Атнагулов, и её происхождение напрямую связано с тюркским, скорее всего башкирским или татарским, миром. Чтобы понять её суть, достаточно разобрать составное личное имя Атнагул, которое легло в основу. В тюркской антропонимии оно складывается из двух частей: «атна» (пятница, неделя) и «гул» (цветок, раб Божий, слуга). Таким образом, Атнагул можно перевести как «цветок пятницы» или «раб, рождённый в пятницу» — пятница в исламе считается священным днём, поэтому имя давали мальчикам, родившимся в этот день, или в знак особого почитания.

Суффикс -ов (-ова) в русской адаптации указывает на принадлежность: Атнагулова буквально означает «дочь или жена Атнагула». Фамилия характерна для народов Поволжья и Приуралья, особенно для башкир и татар, у которых такие сложносоставные имена с компонентом «гул» (от персидского «голь» — цветок) были широко распространены. Встречается она и у казахов, но с другим окончанием (Атнагулова — русская паспортная форма, закрепившаяся в документах).

Интересно, что в отличие от многих фамилий, образованных от прозвищ или профессий, Атнагулова сохраняет прямую связь с календарным именем. В дореволюционной России носители этой фамилии в основном относились к сословию государственных или ясачных крестьян, реже — к торговцам и муллам. Географически фамилия плотнее всего закреплена в Башкортостане, Татарстане, а также в Оренбургской и Челябинской областях, где исторически проживало тюркоязычное население.

Редкость фамилии в том, что она избежала массового смешения с русскими фамилиями по звучанию — корень «Атна» не имеет славянских аналогов, поэтому сразу выдаёт этническое происхождение. Если встретите эту фамилию за пределами Урала, скорее всего, это потомки переселенцев времён освоения целины или миграций XX века. При этом в самой словообразовательной модели нет ничего необычного: тюркские имена с компонентом «гул» (например, Алтынгул, Бикгул) в русской среде точно так же получали суффикс -ов, превращаясь в фамилии. Атнагулова выделяется только тем, что первая часть имени («атна») — это не личное качество или титул, а привязка к дню недели, что в ономастике встречается реже, чем прозвища по профессии или внешности.