Фамилия Атомасова — женская форма фамилии Атомасов, и её разбор стоит начать с корня, который звучит необычно для русского уха. Основа «Атомас» явно не славянского происхождения, и здесь не идёт речи о частице вещества: связь с греческим «атомос» (неделимый) маловероятна. Скорее всего, перед нами тюркское или арабское имя, адаптированное на русской почве. В словарях личных имён встречается вариант Атамас или Атомас — форма, восходящая к тюркскому «ата» (отец, предок) с добавлением аффикса, дающего значение «подобный отцу» или «достойный предка». Такие имена бытовали у татар, башкир и других народов, контактировавших с русскими в Поволжье и Приуралье.

Суффикс -ов в мужской форме Атомасов указывает на типичную модель образования русских фамилий: от имени или прозвища отца. В XVI–XVII веках, когда крестьян и посадских людей начали массово записывать в переписные книги, сына Атомаса могли назвать Атомасовым — то есть «сын Атомаса». Женская форма на -а закрепилась как стандартное окончание для замужних женщин или дочерей в документах XIX–XX веков, хотя в быту фамилия могла склоняться иначе.

Географически фамилия редкая, её очаги встречаются в регионах с исторически смешанным населением: в Оренбургской, Самарской, Челябинской областях, а также среди казачества. Это косвенно подтверждает версию о тюркском корне: именно в этих краях оседали татары, башкиры и калмыки, чьи имена при крещении или при переходе в православие переделывались на русский лад. Возможна и другая версия — от прозвища Атомас, которое могли дать человеку с необычной, «медленной» речью или походкой (от диалектного «атомать» — говорить невнятно, тянуть слова), но эта гипотеза слабее, так как глагол узко локален и не фиксируется в центральных говорах.

В целом, Атомасова — фамилия с ясной морфологией, но неочевидной этимологией. Если предки были крещёными татарами или башкирами, основа имени могла означать «почтенный старейшина» или «тот, кто похож на отца». Если же корень чисто русский, то за ним стоит редкое прозвище, которое уже не восстановить без конкретных записей XVI века.