Фамилия Атоян — армянского происхождения. В её основе лежит мужское имя Атом, которое восходит к древнеиранскому корню и означает «Божественный дух» или «дыхание Бога». Это имя было известно в Армении ещё в раннем Средневековье и встречается в исторических источниках.

Фамилию образовали по стандартной армянской модели с помощью патронимического суффикса -ян (в древней форме -янц), который означает «принадлежащий к роду» или «потомок такого-то». Буквально Атоян — «из рода Атома». Интересная деталь: в исходном имени со временем выпал согласный «м» — это нормальный процесс для разговорной речи, когда имя Атом превратилось в Ато. Так что фамилия сохранила более позднюю, редуцированную форму имени предка.

С географической точки зрения фамилия Атоян характерна для восточных областей исторической Армении — особенно для районов, входивших в состав Эриванской губернии и Карабаха. В России и других странах бывшего СССР носители фамилии появлялись в основном в результате миграций XX века, в том числе после трагических событий начала столетия.

Сравнение с однокоренными фамилиями даёт любопытную картину. Наряду с Атояном существует вариант Атомян — он встречается реже и представляет собой более архаичную форму, где исходное имя сохранилось без сокращения. Также можно встретить фамилию Атоянц — с сохранением древнего окончания -янц, которое в современном армянском языке почти полностью вытеснено формой -ян. Наличие этих вариантов показывает, что фамилия не молодая и прошла несколько этапов языковой эволюции.

В сословном отношении армянская фамилия на -ян не указывает на дворянство или крестьянство — она может принадлежать и княжескому роду, и ремесленнику. По Атояну без дополнительных генеалогических данных нельзя определить социальный статус предков: носителем имени Атом мог быть и священник (учитывая значение имени), и простой земледелец.