Фамилия Атнонова — на первый взгляд, редкий случай, когда основа не бросается в глаза. Чаще всего фамилии на «-ов» образованы от мужских имён или прозвищ, оканчивающихся на твёрдый согласный. Здесь же основа «Атнон» — нестандартная для русского именослова. Скорее всего, перед нами не русская, а заимствованная фамилия, которая обрусела через добавление типичного патронимического суффикса.

Вероятнее всего, в основе лежит греческое имя Антон (от лат. Antonius), но в диалектной или фонетической записи. В южнорусских и украинских говорах звук «т» перед гласным мог озвончаться или, наоборот, в безударной позиции «Антонов» превращалось в «Атнонов» из-за перестановки звуков (метатезы). То есть «Атнонова» — это вариант фамилии Антонов, зафиксированный в письменных источниках с опиской или как местное произношение. Менее вероятная версия — от редкого календарного имени Атнон (в святцах не встречается), но тогда это могла быть искусственная фамилия, данная в семинарии или при крещении по названию какого-либо церковного термина.

Географически фамилия Атнонова тяготеет к югу России, особенно к Ростовской области и Краснодарскому краю, где смешение языков и диалектов давало такие формы. Встречается она редко — в списках жителей городов и станиц XIX века единично. По сути, это не самостоятельная фамилия, а «фонетический двойник» массовой Антоновой, но именно это делает её ценной для генеалогии: если в документах предок записан как Атнонов, это может указать на регион его происхождения и на то, что писарь записывал имя на слух, как слышал.

Суффикс «-ов» указывает на принадлежность: «сын Атнона» (читай: сын Антона). Социальный статус носителей в прошлом, скорее всего, крестьянский или мещанский, так как дворянские роды обычно строже следили за единообразием написания фамилии. Сегодня фамилия Атнонова — редкий маркер, позволяющий восстановить звучание фамилии в конкретной местности, а не по официальным метрикам.